CN104724958B - 铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法，将干燥处理后的水洗尾泥与复合活性改性剂混合球磨处理，并将改性水洗尾泥用于复合水泥生产中。本发明具有能提高铁水脱硫扒渣水洗尾泥的水化活性，使其可用于建筑材料领域做活性混合材使用的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产领域，具体是一种铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法。
背景技术
铁水预处理脱硫工艺是炼钢生产流程中必备的工序，生产中，脱硫扒渣的排放量占普通钢渣排放量的2％～3％。按年产550万吨铁水计算，每年排放的铁水预处理脱硫扒渣约20万吨，生产所排放的脱硫扒渣经适宜流程选铁，如破碎→筛分→磁选，最后将干法磁选后的磁选粉灰再经加水球磨→磁选进一步提铁处理，最终排放的水洗尾泥，通过泥浆泵送至过滤池。水洗尾泥经自然过滤水分后呈泥状，含水率高。由于缺乏有效的再利用手段，这部分占脱硫扒渣总量50％的尾泥废渣直接外运填埋或堆积，占用大量土地，对环境产生危害。如何提高水洗尾泥的利用率，寻找最佳利用途径，成为目前迫切需要解决的问题。
经过多次提铁处理后的水洗尾泥中物相组成复杂，但总体来说含有单质碳、氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硅酸二钙与少量水化硅酸钙相。水洗尾泥粉料28d活性指数仅为60％。按照GB/T 2847-2005《用于水泥中的火山灰质混合材》规定，其水泥胶砂28天强度抗压强度比不小于65％；而按GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准规定，强度活性指数不小于70％。由此可以看出水洗尾泥粉料虽具有潜在水硬性，但水化活性较差。柳晓等人(见《金属矿山》2011年第7期“掺脱硫扒渣尾渣粉水泥胶凝性能研究”论文)研究结果表明，采用未经改性处理的尾渣与水泥混合时，尾渣粉的掺入降低了整个胶凝体系的胶凝性能，从而显著地降低了砂浆的抗压强度。掺量为30％时，水泥强度等级降低2个标号，由28天强度为69.56MPa的625等级降低到42.5MPa等级。当掺量超过30％以后，胶砂试块的强度开始加速下降。因此严重影响尾渣在水泥生产的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种能提高铁水脱硫扒渣水洗尾泥的水化活性，使其可用于建筑材料领域做活性混合材使用的铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法。
为了实现以上目的，本发明提供的一种铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将水洗尾泥采取自然晾晒风干或烘干处理至含水率低于5％，采用颚式破碎机破碎至最大颗粒小于10mm；
2)使用球磨机将破碎好的水洗尾泥入磨，并加入复合活性改性剂，球磨时间为20～30min；
3)将球磨后的改性水洗尾泥与普通硅酸盐水泥P.O42.5按重量百分比30％～45％：55％～70％混合，混合后的水泥性能达到复合硅酸盐水泥P.C 32.5等级的要求或与水泥熟料、石膏一起混磨，按复合水泥生产工艺进行生产，其中改性水泥尾泥的重量百分比为25％～45％，石膏和水泥熟料的重量百分比为55％～75％，可生产出P.C 42.5或P.C32.5等级的复合硅酸盐水泥；
作为优选方案，所述复合活性改性剂由第一固体改性剂、第二固体改性剂和液体改性剂按重量百分比87％～94％：5.7％～12％：0.3％～1.0％混合而成。
进一步地，所述第一固体改性剂为水淬矿渣微粉或粉煤灰，所用水淬矿渣微粉比表面积不小于400㎡/kg，所用粉煤灰为二级及以上等级干排灰。
更近一步地，所述第二固体改性剂为碱性化合物，由碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐中的一种或多种以任意比例混合而成。
再进一步地所述液体改性剂为有机高分子溶液，由丙二醇、三异丙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、ENST-Ⅱ中的一种或多种以任意比例混合而成。
本发明的有益效果：通过在水洗尾泥中添加一定量的复合改性剂进行改性，有效提高了尾泥的水化活性，使其由废渣转变为活性混合材，在制备复合水泥中掺入量得到大幅度提高，最高可达到45％，大大节约了矿渣与粉煤灰用量，同时也减少了尾泥堆放、填埋对环境的污染，具有良好的社会效益与经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将水洗尾泥采取自然晾晒风干或烘干处理至含水率低于5％，采用颚式破碎机破碎至最大颗粒小于10mm；
2)使用球磨机将破碎好的水洗尾泥入磨，并加入复合活性改性剂，球磨时间为20～30min；
3)将球磨后的改性水洗尾泥与普通硅酸盐水泥P.O42.5按重量百分比30％～45％：55％～70％混合，混合后的水泥性能达到复合硅酸盐水泥P.C 32.5等级的要求或与水泥熟料、石膏一起混磨，按复合水泥生产工艺进行生产，其中改性水泥尾泥的重量百分比为25％～45％，石膏和水泥熟料的重量百分比为55％～75％，可生产出P.C 42.5或P.C32.5等级的复合硅酸盐水泥；
上述第一固体改性剂为水淬矿渣微粉或粉煤灰，所用水淬矿渣微粉比表面积不小于400㎡/kg，所用粉煤灰为二级及以上等级干排灰。所述第二固体改性剂为碱性化合物，由碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐中的一种或多种以任意比例混合而成。所述液体改性剂为有机高分子溶液，由丙二醇、三异丙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、ENST-Ⅱ中的一种或多种以任意比例混合而成。
本实施例中改性水洗尾泥组成的重量百分比为：水洗尾泥(干基)95％，复合活性改性剂A 5％，球磨时间25min。其中复合活性改性剂的配合比为：第一固体改性剂(矿渣微粉，比表面积大于400m2/kg)87％，第二固体改性剂12％，液体改性剂1％。
实施例二：本实施中的改性水洗尾泥组成的重量百分比为：水洗尾泥(干基)85％，复合活性改性剂15％，球磨时间25min。其中复合活性改性剂的配合比为：第一固体改性剂(粉煤灰，二级干排灰)94％，第二固体改性剂5.7％，液体改性剂0.3％。
实施例三：本实施中的改性水洗尾泥组成的重量百分比为：水泥洗尾泥(干基)75％，复合活性改性剂25％，球磨时间25min。其中复合活性改性剂C的配合比为：第一固体改性剂(矿渣微粉，比表面积大于400m2/kg)90％，第二固体改性剂9％，液体改性剂1％。
随着水泥与混凝土的多元化发展，水泥混合材及矿物掺和料的需求量越来越大。而目前我国的粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料的供应日益紧张，价格也在不断上涨。本发明将水化活性很低的水洗尾泥废渣大掺量应用复合水泥生产中，可能解决地区性水泥生产对矿渣与粉煤灰等混合材的依赖。目前国内水泥产品标准规定，粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰的掺量范围为20％～40％，生产实际掺量一般为25％～30％；复合硅酸盐水泥中混合材的掺入量范围为20％～50％，但如果选用混合材的水化活性低，掺量高时使水泥性能下降严重，其掺量受到限制。
本发明的技术先进性体现在通过在水洗尾泥中添加一定量的复合改性剂进行改性，有效提高了尾泥的水化活性，使其由废渣转变为活性混合材，在制备复合水泥中掺入量得到大幅度提高，最高可达到45％，大大节约了矿渣与粉煤灰用量，同时也减少了尾泥堆放、填埋对环境的污染，具有良好的社会效益与经济效益。
在改性过程中，由于活性改性剂用量少，且用量敏感，直接掺入到水洗尾泥中球磨易造成混合不均，稳定性差，掺量的细小波动会带来质量的重大波动，影响尾泥的后期利用。本发明提出了掺入少量矿渣与粉煤灰用于改性的技术方案，作用之一是作为多种改性剂的分散载体，将改性剂母料适当放大，起到分散微量外加剂的作用，使尾泥改性处理时的计量控制更准确，同时也更有利于改性剂在尾泥中的分散，均匀混合。
掺入矿渣微粉与粉煤灰的更重要作用体现在可以充分与水洗尾泥发生超叠加协同效应。众所周知，矿渣与粉煤灰以玻璃态为主，在有氢氧化钙、碳酸钙及硫酸钙等物质存在的情况下，矿渣和粉煤灰中所含的高活性玻璃体结构可以被解聚、破坏，使矿渣与粉煤灰的水化微环境得到改善，加速促进其水化硬化，能较快生成水化铝酸钙和水化硅酸钙，从而提高水泥强度。在脱硫扒渣水洗尾泥中，由于存在一定量的氢氧化钙、碳酸钙和少量水化硅酸钙等组份，加上碱性固体改性剂的作用，构成了水洗尾泥促进矿渣微粉与粉煤灰水化的有益组成，既可促进矿渣、粉煤灰的水化，也弥补了水洗尾泥中活性组份不足的缺点，较好的实现了协同作用。此外，通过与复合改性剂混合球磨，改善了水洗尾泥颗粒组成，经25min球磨的改性水洗尾泥的比表面积可达到800㎡/kg，而水泥比表面积一般为330～360㎡/kg。改性水洗尾泥中非活性成份在水泥水化过程中可填充于水泥颗粒之间，发挥超微集料作用，使水泥石内部更加致密，从而减少由于高掺量所带来的水泥强度降低。
本发明首次将碱性活性剂、高分子助磨剂复合加入到矿渣或粉煤灰载体中，通过三者的复合激发作用，使改性后水洗尾泥的活性指数提高到0.8以上，高于粉煤灰与火山灰质混合材的活性。三种改性剂的复合能更好地促进水洗尾泥的活性，为水洗尾泥的资源化利用起到关键作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (1)
1.一种铁水脱硫扒渣水洗尾泥改性处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将水洗尾泥采取自然晾晒风干或烘干处理至含水率低于5％，采用颚式破碎机破碎至最大颗粒小于10mm；
2)使用球磨机将破碎好的水洗尾泥入磨，并加入复合活性改性剂，所述复合活性改性剂由第一固体改性剂、第二固体改性剂和液体改性剂按重量百分比87％～94％：5.7％～12％：0.3％～1.0％混合而成，球磨时间为20～30min；所述第一固体改性剂为水淬矿渣微粉或粉煤灰，所用水淬矿渣微粉比表面积不小于400㎡/kg，所用粉煤灰为二级及以上等级干排灰，所述第二固体改性剂为碱性化合物，由碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐中的一种或多种以任意比例混合而成，所述液体改性剂为有机高分子溶液，由丙二醇、三异丙醇胺、三乙醇胺、乙二醇、ENST-Ⅱ中的一种或多种以任意比例混合而成，
3)将球磨后的改性水洗尾泥与普通硅酸盐水泥P.O42.5按重量百分比30％～45％：55％～70％混合，混合后的水泥性能达到复合硅酸盐水泥P.C 32.5等级的要求或与水泥熟料、石膏一起混磨，按复合水泥生产工艺进行生产，其中改性水泥尾泥的重量百分比为25％～45％，石膏和水泥熟料的重量百分比为55％～75％，可生产出P.C 42.5或P.C32.5等级的复合硅酸盐水泥。
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