CN103170393B - 一种超细矿渣粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：（1）将矿渣粉与第一研磨介质混合，在球磨机内研磨45~90min；（2）向所述步骤（1）中加入第二研磨介质，继续研磨180~480min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉；其中，所述第一研磨介质为直径为？60mm、？40mm、？20mm的钢球，以及直径为？20？mm、？10mm的钢柱的混合物；所述第二研磨介质为直径为？20mm的钢球。本发明所述制备方法中，采用两步研磨法代替常规技术中一步研磨法，且缩短了每步研磨的时间，再配合特定级配的研磨介质，制备得到超细矿渣粉，具有制备方法简单、成本低的优点，适宜工程应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种超细矿渣粉的制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
矿渣是黑色冶金工业的主要固体废弃物，具有较高的潜在活性。目前，矿渣除用以生产矿渣水泥外，还可将其磨细制备成矿渣粉作为混凝土掺合料使用。矿渣粉作为混凝土掺合料使用时，不但可以节约水泥用量，降低混凝土的成本，同时可改善混凝土中的亚微观结构、降低混凝土的水化热并提高混凝土施工的流动性、和易性和可泵性等性能。矿渣粉作为混凝土掺合料使用时的基本要求之一是必须有足够大的比表面积，因为比表面积越高，其活性指数越高，而活性指数高能够加速水泥的反应速度，从而可以大大提高水泥和混凝土的早期强度。
在我国的建筑工程应用中对矿渣粉的研磨一股是采用传统球磨机进行的，因为球磨机具有一次投料量大，设备成本低的优点，适合工程应用。但是，球磨机在矿渣粉研磨过程中，由于投料量大，存在物料停留时间长的问题，尤其是制备超细矿粉时，所要制备的超细矿渣粉所要求的比表面积越大，需要研磨的时间越长，而物料停留时间长会导致研磨过程中出现“粉磨-团聚”的动态平衡。这主要是因为物料在球磨机内研磨时，其比表面积增大后，比表面能也增大，因而，微细颗粒会相互聚集，在这种状态下，即使再延长研磨时间，物料也难研磨得更细，有时甚至会使颗粒***。由于上述问题的存在，经球磨机研磨的物料的比表面积多集中在360～430m2/kg。而为了避免“粉磨-团聚”的动态平衡，现有技术中，在球磨机内对矿渣粉进行一步研磨后，通常都将符合要求的比表面积为360～430m2/kg的矿渣粉经选粉后分离除去，剩余的比表面积较小即粒径较大的矿渣粉再继续在球磨机内进行研磨，制备符合要求的比表面积的矿渣粉。
为了解决上述技术问题，中国专利文献CN101613190A公开了一种利用立磨和辊压磨联合制备比表面积为800～2000m2/kg的超活性矿渣粉，该超活性矿渣粉的比表面积和活性指数远高于国家标准规定，具有细度大、活性高的优点。其制备方法包括(1)将高炉炉渣在105℃条件下烘干到水分≤0.6wt％；(2)将烘干后的高炉炉渣用立磨进行研磨；(3)选出比表面积大于430m2/kg的细粉，比表面小于430m2/kg的粗粉返回立磨继续研磨；(4)选出比表面积大于430m2/kg的细粉用三环式辊压磨进行细磨，得到比表面积为800～2000m2/kg，平均粒径≤4微米的超活性矿渣粉；(5)由收集器进行收集，所得产品即为超活性矿渣粉。
上述技术主要通过立磨对矿渣进行初磨，得到比表面积大于430m2/kg的细粉后，再用三环式辊压磨对该细粉进行细磨即可制备得到超活性矿渣粉。在上述研磨过程中，由于立磨和辊压磨具有流程简单且一次投料量少的优点，从而使得物料在磨内停留时间短，而研磨后的颗粒在短时间内不会发生团聚，从而可以制备得到比表面积为800～2000m2/kg的超活性矿渣粉。但是上述技术中，由于选用立磨和三环式辊压磨两种研磨设备对矿渣进行研磨，存在矿渣粉的一次处理量少且设备价格昂贵的问题，从而导致超活性矿渣粉的制备成本高，进而使得超细矿渣粉在实际的工程应用中受限。而如何使用球磨机对矿渣进行研磨得到制备成本低、适于工业应用的超活性矿渣微粉，是本领域技术人员一直想解决但未能解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中尚不能利用球磨机进行超细矿渣粉的制备，进而提供一种利用球磨机制备超细矿渣粉的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将矿渣粉与第一研磨介质混合，在球磨机内研磨45～90min；
(2)向经所述步骤(1)研磨后的物料中加入第二研磨介质，继续研磨180～480min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉；
其中，所述第一研磨介质为直径为的钢球，以及直径为 的钢柱的混合物；
所述第二研磨介质为直径为的钢球。
以质量计，所述第一研磨介质与所述第二研磨介质添加量比为(7～9)∶(1～3)。
以第一研磨介质的质量计，所述的钢球与所述的钢球、所述
的钢球、所述的钢柱、所述的钢柱的添加量比为(20～35)∶(5～15)∶(10～25)∶(2～15)∶(3～20)。
以所述第一研磨介质和所述第二研磨介质总质量计，所述矿渣粉的添加量为5～25wt％。
所述矿渣粉为S75级矿渣粉、S95级矿渣粉或S105级矿渣粉。
所述S75矿渣粉的比表面积≥300m2/kg，7d活性指数≥55％，28d活性指数≥75％，含水量≤1.0wt％。
S95矿渣粉比表面积≥400m2/kg，7d活性指数≥75％，28d活性指数≥95％，含水量 ≤1.0wt％。
S105矿渣粉比表面积≥500m2/kg，7d活性指数≥95％，28d活性指数≥105％，含水量≤1.0wt％。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明所述一种超细矿渣粉的制备方法，采用两步研磨法对矿渣粉进行研磨，在第一步研磨过程中，采用特定级配的钢球和钢柱作为第一研磨介质对矿渣粉进行研磨45～90min，第一步研磨结束后，不经过细粉筛选，直接在球磨机内继续加入特定直径的钢球作为第二研磨介质，继续研磨180～480min，即可制备得到本发明所述超细矿渣粉。本发明所述制备方法中，避免了现有技术中将一步研磨后得到的符合比表面积要求的粉体筛选出来后，再在原球磨机继续对比表面积不符合要求的矿渣粉进行研磨，而是创造性地采用两步研磨，且通过控制每一步的研磨时间，同时在一步研磨后，不经过细粉筛选的矿渣粉内添加 的钢球进行二步研磨，这样在球磨机内由于新加入的钢球与经第一步研磨后得到的比表面积较大(即粒径小)的矿渣粉共同作用于比表面积小(即粒径大)的矿渣粉上，使得研磨介质与比表面积较大的矿渣粉以及比表面积较小的矿渣粉之间的相互作用力改变，打破了现有技术中常出现的“粉磨-团聚”的动态平衡，从而可以制备得到比表面积为800～900m2/kg的超细矿渣粉。本发明具有制备方法简单、成本低的优点，适用工程应用。
(2)本发明所述超细矿渣粉的制备方法，进一步限定了第一研磨介质和第二研磨介质的添加量的比值，在所述特定添加量比值，即以质量计，所述第一研磨介质与所述第二研磨介质添加量比为(7～9)∶(1～3)时，以及进一步控制所述矿渣粉的添加量为所述第一研磨介质和第二研磨介质总质量的5～25wt％时，配合所述研磨介质的特定级配，可以进一步保证研磨过程中，矿渣粉体不会团聚，从而使得制备得到的矿渣粉具有活性高、比表面积大的优点。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例中所使用的原料若非特指，均为公知的、市售化工原料，具体为：
实施例
1
本实施例所述超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将6.4kg的S95矿渣粉与12kg的第一研磨介质混合，其中，所述第一研磨介质为4kg的的钢球、3kg的的钢球、2kg的的钢球，以及1kg的的钢柱、2kg的的钢柱的混合物；在球磨机内研磨55min；
(2)向所述步骤(1)中加入8kg第二研磨介质，其中所述第二研磨介质为直径为的钢球，继续研磨390min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉A。
实施例
2
本实施例所述超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将4kg的S75矿渣粉与56kg的第一研磨介质混合，其中所述第一研磨介质为28kg的 钢球、4kg的钢球、20kg的钢球、1.6kg的钢柱、2.4kg的 的钢柱的混合物，在球磨机内研磨45min；
(2)向所述步骤(1)中加入24kg的第二研磨介质，其中所述第二研磨介质为直径为 的钢球，继续研磨480min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉B。
实施例
3
本实施例所述超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将5kg的S105矿渣粉与16kg的第一研磨介质混合，其中所述第一研磨介质为6kg的 钢球、2kg的钢球、2kg的钢球、2.6kg的钢柱、3.4kg的 的钢柱的混合物，在球磨机内研磨60min；
(2)向所述步骤(1)中加入4kg的第二研磨介质，其中所述第二研磨介质为直径为 的钢球，继续研磨300min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉C。
实施例
4
本实施例所述超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将6kg的S95矿渣粉与36kg的第一研磨介质混合，其中所述第一研磨介质为8kg的 钢球、6kg的钢球、8kg的钢球、6kg的钢柱、8kg的 的钢柱的混合物，在球磨机内研磨90min；
(2)向所述步骤(1)中加入4kg的第二研磨介质，其中所述第二研磨介质为直径为 的钢球，继续研磨180min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉D。
对比例
(1)将200kg的高炉矿渣在105℃条件下烘干到水分小于等于0.6wt％；
(2)将烘干后的高炉炉渣用立磨进行研磨；
(3)用脉冲袋式收尘器选出比表面积大于430m2/kg的细粉，比表面积小于430m2/kg的粗粉返回立磨继续研磨；
(4)选出比表面积大于430m2/kg的细粉用三环式辊压磨进行细磨，得到比表面积为800～2000m2/kg，平均粒径小于等于4μm的超细矿渣粉；
(5)由收集器进行收集，所得产品即为超细矿渣粉。
性能测定评价例
取上述实施例1至4制备得到的超细矿渣粉A～D以及对比例，进行密度、比表面积、7d活性指数、28d活性指数、流动度比、含水率、三氧化硫、氯离子和烧失量的性能测试，测试结果如表1所示：
表1超细矿渣粉的性能测试结果
由上述实施例及表1可知，本发明所述超细矿渣粉的比表面可以高达868m2/kg，7d活性指数≥115％，28d活性指数≥125％，具有高活性特性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种超细矿渣粉的制备方法，包括如下步骤：
（1）将矿渣粉与第一研磨介质混合，在球磨机内研磨45~90min；
（2）向经所述步骤（1）研磨后的物料中加入第二研磨介质，继续研磨180~480min，即制备得到本发明所述超细矿渣粉；
其中，所述第一研磨介质为直径为Ø60mm、Ø40mm、Ø20mm的钢球，以及直径为Ø20 mm、Ø10mm的钢柱的混合物；
所述第二研磨介质为直径为Ø20mm的钢球。
2.根据权利要求1所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，以质量计，所述第一研磨介质与所述第二研磨介质添加量比为（7~9）：（1~3）。
3.根据权利要求1或2所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，以第一研磨介质的质量计，所述Ø60mm的钢球与所述Ø40mm的钢球、所述Ø20mm的钢球、所述Ø20 mm的钢柱、所述Ø10mm的钢柱的添加量比为（20~35）：（5~15）：（10~25）：（2~15）：（3~20）。
4.根据权利要求3所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，以所述第一研磨介质和所述第二研磨介质总质量计，所述矿渣粉的添加量为5~25wt%。
5.根据权利要求4所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，所述矿渣粉为S75级矿渣粉、S95级矿渣粉或S105级矿渣粉。
6.根据权利要求5所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，所述S75级矿渣粉的比表面积≥300m2/kg，7d活性指数≥55%，28d活性指数≥75%，含水量≤1.0wt%。
7.根据权利要求5所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，S95级矿渣粉比表面积≥400m2/kg，7d活性指数≥75%，28d活性指数≥95%，含水量≤1.0wt%。
8.根据权利要求5所述超细矿渣粉的制备方法，其特征在于，S105级矿渣粉比表面积≥500m2/kg，7d活性指数≥95%，28d活性指数≥105%，含水量≤1.0wt%。
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