CN107056112A - 一种高活性矿物掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高活性矿物掺合料及其制备方法。将石灰石、粒化高炉镍铁渣及钢渣按配比混合后，加入球磨机中混磨60‑90min，可有效提高粒化高炉镍铁渣的粉磨效率，降低粉磨电耗，随后将脱硫灰和界面剂与其混合并均化5‑20min，可有效提高矿物掺合料的活性达5%‑15%。本发明取材广泛，价格便宜，工艺简单，易于推广应用，具有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高活性矿物掺合料及其制备方法。
背景技术
伴随着我国经济高速发展，金属冶炼行业正在蓬勃发展，而金属冶炼过程必然会产生大量的冶炼废渣。镍铁渣是目前我国的第四大工业废渣，目前大部分废渣主要用于井下填充，利用率很低。面对钢渣和镍铁渣的大量堆积，政府部门面临着严峻的环保压力，而冶炼企业则无法得到持续有效的发展。
目前，粒化高炉矿渣已得到广泛应用，粒化高炉矿渣粉逐渐表现出供不应求，价格也持续走高。然而粒化高炉镍铁渣却仍然没有得到有效利用，这主要是由于粒化高炉镍铁渣的28d活性较低，无法满足应用要求。目前，粒化高炉矿渣粉的28d活性达到95%以上，而粒化高炉镍铁渣通过改善粒化高炉镍铁渣粉磨效率及成品颗粒分布后，28d活性达到85%以上，但仍然低于95%。
粒化高炉镍铁渣与粒化高炉矿渣的化学成分见表1。
表1 化学成分表
从表1可以算得，粒化高炉镍铁渣和粒化高炉矿渣的碱性系数分别为0.68和0.96，质量系数分别为1.68和1.89，粒化高炉镍铁渣的碱性系数及质量系数均低于粒化高炉矿渣，另外粒化高炉镍铁渣的易磨性也低于粒化高炉矿渣，粉磨过程中极易产生包球团聚的现象，影响粉磨效率及成品细度。在比表面积相近时，粒化高炉镍铁渣粉的28d活性不到85%，而粒化高炉矿渣粉的28d活性达到100%，性能检测结果如表2所示。
表2 物理性能检测结果
因此，如果能将粒化高炉镍铁渣粉的28d活性提高至95%以上，不仅可以满足建设市场需求，同时可以大量消耗粒化高炉镍铁渣，这将为粒化高炉镍铁渣的资源化利用及其对土地的占用和对环境的污染起到积极的作用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高活性矿物掺合料及其制备方法。该方法取材广泛，价格便宜，工艺简单，易于推广应用，所制得的矿物掺合料28d活性提高至95%以上，具有显著的经济和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高活性矿物掺合料，由以下按重量分数计的组分组成：
粒化高炉镍铁渣：82%-93%
钢渣：1%-5%
石灰石：1-10%
脱硫灰：2-5%
界面剂：0.01-0.5%；
以上各组分的重量百分数之和为100%。
优选的，所述的高活性矿物掺合料，由以下按重量分数计的组分组成：
粒化高炉镍铁渣：90.95%
钢渣：3%
石灰石：3%
脱硫灰：3%
界面剂：0.05%。
所述的粒化高炉镍铁渣为高炉冶炼镍铁合金产生的固体废渣；所述的钢渣为冶炼钢铁产生的固体废渣；所述的石灰石来源于天然石灰石矿、冶金企业的尾泥、矿山尾矿、大理石加工企业的尾渣中的一种或多种的混合物，其中CaO含量≥45%；所述的脱硫灰为工业废气经半干法或干法脱硫后产生的工业废弃物；所述的界面剂为醇胺类有机物或改性后的醇胺类有机物中的一种或多种的混合物。
一种制备如上所述的高活性矿物掺合料的方法：将石灰石、粒化高炉镍铁渣与钢渣按配比混合后，加入球磨机中混磨60-90min，得混合物；随后将脱硫灰和界面剂与混合物混合并均化5-20min，得到高活性矿物掺合料。
上述制备方法中，混磨时间优选为65min，均化时间优选为15min。
本发明的显著优点在于：
本发明的方法可有效改善粒化高炉镍铁渣在粉磨过程中的包球和团聚现象，提升粉磨效率，降低粉磨能耗；钢渣可改善成品的粒径分布；脱硫灰可均衡粒化高炉镍铁渣粉的酸性，从而提高粒化高炉镍铁渣粉的活性，配合界面剂可有效提高粒化高炉镍铁渣的活性达5%-15%。
具体实施方法
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
对比例1
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：100wt%；
将粒化高炉镍铁渣放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，并测定粒化高炉镍铁渣粉的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例2
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：97wt%，
石灰石：3wt%；
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例3
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：94wt%，
石灰石：3wt%，
脱硫灰：3wt%；
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，加入脱硫灰混合并均化5min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例4
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：94wt%；
石灰石：3wt%；
脱硫石膏：3wt%；
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况；加入脱硫石膏混合并均化5min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例5
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：96.95wt%；
石灰石：3wt%；
界面剂：0.05wt%
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，加入界面剂混合并均化10min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例6
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：94wt%；
石灰石：3wt%；
无水硫酸钠：3wt%；
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况；加入无水硫酸钠混合并均化5min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
对比例7
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：94 wt %；
石灰石：3 wt %；
氢氧化钠：3 wt %；
将粒化高炉镍铁渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，加入氢氧化钠混合并均化5min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
实施例1
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：90.95 wt %；
钢渣：3 wt %；
石灰石：3 wt %；
脱硫灰：3 wt %；
界面剂：0.05 wt %
将粒化高炉镍铁渣、钢渣和石灰石放入球磨机中，混磨65min后，观察包球情况，加入脱硫灰和界面剂混合并均化15min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
实施例2
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：86 wt %；
钢渣：1 wt %
石灰石：10 wt %；
脱硫灰：2.5 wt %；
界面剂：0.5 wt %；
以上各组分的重量百分数之和为100%。
将粒化高炉镍铁渣、钢渣石灰石放入球磨机中，混磨90min后，观察包球情况，加入脱硫灰和界面剂混合并均化5min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
实施例3
一种矿物掺合料的制备：
粒化高炉镍铁渣：90 wt %；
钢渣：4 wt %
石灰石：1 wt %；
脱硫灰：4.5 wt %；
界面剂：0.5 wt %；
以上各组分的重量百分数之和为100%。
将粒化高炉镍铁渣、钢渣和石灰石放入球磨机中，混磨60min后，观察包球情况，加入脱硫灰和界面剂混合并均化20min，并测定矿物掺合料的比表面积和活性指标，其结果见表3。
表3. 实验结果
表3中，比表面积参照GB/T 8074-2008“水泥比表面积测定方法（勃氏法）”标准中的规定进行测定，活性指数参照GB/T 18046-2008“用水水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉”标准中的规定进行测定。从表3中可以看到，用纯粒化高炉镍铁渣进行粉磨，存在严重的包球现象，影响镍铁渣的粉磨效率，成品比表面积低，活性也较低，28d活性仅62%，分别使用脱硫石膏、强碱激发剂对粒化高炉镍铁渣粉进行激发，均未能达到理想的激发效果，28d活性未获得提高，甚至有倒缩的现象。使用本发明后，不仅提升了粒化高炉镍铁渣的粉磨效率，提高粒化高炉镍铁渣粉的比表面积，而且通过脱硫灰和界面剂的加入，极大地提升了矿物掺合料的活性，使其28d活性达到95%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种高活性矿物掺合料，其特征在于：由以下按重量分数计的组分组成：
粒化高炉镍铁渣：82%-93%
钢渣：1%-5%
石灰石：1-10%
脱硫灰：2-5%
界面剂：0.01-0.5%；
以上各组分的重量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的高活性矿物掺合料，其特征在于：由以下按重量分数计的组分组成：
粒化高炉镍铁渣：90.95%
钢渣：3%
石灰石：3%
脱硫灰：3%
界面剂：0.05%。
3.根据权利要求1或2所述的高活性矿物掺合料，其特征在于：所述的粒化高炉镍铁渣为高炉冶炼镍铁合金产生的固体废渣；所述的钢渣为冶炼钢铁产生的固体废渣；所述的石灰石来源于天然石灰石矿、冶金企业的尾泥、矿山尾矿、大理石加工企业的尾渣中的一种或多种的混合物，其中CaO含量≥45%；所述的脱硫灰为工业废气经半干法或干法脱硫后产生的工业废弃物；所述的界面剂为醇胺类有机物或改性后的醇胺类有机物中的一种或多种的混合物。
4.一种制备如权利要求1或2所述的高活性矿物掺合料的方法，其特征在于：将石灰石、粒化高炉镍铁渣及钢渣按配比混合后，加入球磨机中混磨60-90min，得混合物；随后将脱硫灰和界面剂与混合物混合并均化5-20min，得到高活性矿物掺合料。
5.根据权利要求4所述的制备高活性矿物掺合料的方法，其特征在于：混磨时间为65min，均化时间为15min。
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