本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣建材資源化利用
技術(shù)領(lǐng)域：
中使用的化學(xué)添加劑領(lǐng)域，具體地，涉及一種轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣是鋼鐵企業(yè)排放的轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)熱燜處理后得到的鋼渣，由于其經(jīng)過了熱燜處理使轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂含量得到了有效控制，從而顯著改善了轉(zhuǎn)爐鋼渣的體積穩(wěn)定性，因此近些年將轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣磨細(xì)為鋼渣粉作為輔助膠凝材料用于水泥或混凝土中的潛力很大。但與礦粉等相比，鋼渣粉的活性較低，嚴(yán)重限制了其建材資源化利用，提高鋼渣粉的水化活性成為轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣大宗資源利用的關(guān)鍵。目前鋼渣粉的活化方法有機(jī)械粉磨、化學(xué)激發(fā)和高溫?zé)峄罨N方式。鋼渣粉的加工過程實(shí)際就是先機(jī)械粉磨活化，但要獲得活性較高的鋼渣粉則需要進(jìn)一步機(jī)械粉磨活化，這對鋼渣顆粒尺寸的要求較高，由于鋼渣易磨性較差，導(dǎo)致鋼渣粉的進(jìn)一步細(xì)化需要消耗較多的粉磨能耗，使得鋼渣粉機(jī)械活化粉磨成本也增加。而高溫?zé)峄罨谐Ｓ玫膲赫艉驼麴B(yǎng)方法不適合普通水泥混凝土膠凝材料的制備與應(yīng)用，而高溫重構(gòu)方法目前僅處于實(shí)驗(yàn)室初步探索階段，且通過將鋼渣回爐或熔融進(jìn)行活化，不僅工藝復(fù)雜，能耗過大，不利于應(yīng)用推廣。使用化學(xué)外加劑激發(fā)活化是提高膠凝材料水化活性的一種常用方法，且投資少、效果明顯，使用簡單方便，這在水泥混凝土領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，目前有關(guān)轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉的專用活化劑較少，而通常的水泥助磨劑、混凝土添加劑均不能顯著提高轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉的水化活性，實(shí)際應(yīng)用效果不明顯。研發(fā)針對轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉的活化劑十分必要和迫切。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種可顯著提高鋼渣粉活性的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑作為鋼渣助磨活化劑的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑，所述活化劑包括如下重量份的原料：堿渣：20-60份；硫鋁酸鹽水泥：15-40份；高爐水淬渣微粉：10-40份；甲酸鈣：2-10份；聚乙烯醇磷酸銨：0.5-1份；單乙醇二異丙醇胺：0.5-3份；消泡劑：0.01-0.05份。本發(fā)明采用多種組分以協(xié)同復(fù)合不同作用方式來活化轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣，其中，硫鋁酸鹽水泥、堿渣和甲酸鈣作為無機(jī)物料可以調(diào)節(jié)早期水化速率和產(chǎn)物，起到提高鋼渣早期活性；聚乙烯醇磷酸銨和單乙醇二異丙醇胺為有機(jī)組分，通過絡(luò)合作用促進(jìn)鋼渣水化溶解，對早后期活性均有持續(xù)提高作用；而高爐水淬渣微粉能與鋼渣形成疊加水化效應(yīng)，可加速鋼渣水化提高中后期活性；而消泡劑在鋼渣粉水化過程起消除較大氣泡作用，以細(xì)化膠凝材料體系的孔結(jié)構(gòu)；本發(fā)明利用有機(jī)物料和無機(jī)物料的合理配合達(dá)到有效提高鋼渣粉活性的目的。另一方面本發(fā)明大量利用了化工副產(chǎn)品堿渣，不僅活化效果顯著，而且成本降低，綠色環(huán)保，一定程度上實(shí)現(xiàn)了以廢治廢的目的。與堿激發(fā)或常用早強(qiáng)劑或助磨劑相比，本發(fā)明對轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的早后期活性均有顯著提高效果，綜合效果突破現(xiàn)有水平，且大量利用了化工副產(chǎn)品堿渣，成本低廉，性價(jià)比高。進(jìn)一步地，所述活化劑包括如下重量份的原料：堿渣：30-50份；硫鋁酸鹽水泥：20-40份；高爐水淬渣微粉：10-35份；甲酸鈣：2-8份；聚乙烯醇磷酸銨：0.5-1份；單乙醇二異丙醇胺：0.5-1.5份；消泡劑：0.01-0.05份。優(yōu)選地，所述活化劑包括如下重量份的原料：堿渣：40份；硫鋁酸鹽水泥：20份；高爐水淬渣微粉：35份；甲酸鈣：5份；聚乙烯醇磷酸銨：0.5份；單乙醇二異丙醇胺：1份；消泡劑：0.02份。優(yōu)選地，所述硫鋁酸鹽水泥為低堿度硫鋁酸鹽水泥。普通(快硬)硫鋁酸鹽水泥也能達(dá)到本發(fā)明的有益效果，但低堿度硫鋁酸鹽水泥具有堿度低、膨脹率小、干縮不變形等優(yōu)點(diǎn)，對膠凝材料體積穩(wěn)定性及長期耐久性等影響小，故選取低堿度硫鋁酸鹽水泥更合適。優(yōu)選地，所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。一般普通消泡劑也可以起到細(xì)化膠凝材料體系的孔結(jié)構(gòu)的作用，但聚二甲基硅氧烷的用量很少、效果更顯著，且在膠凝材料水化的堿性體系中的化學(xué)穩(wěn)定性好。進(jìn)一步地，所述高爐水淬渣微粉為高爐水淬礦渣微粉，其可與鋼渣粉形成疊加水化效應(yīng)，可加速鋼渣水化提高中后期活性。優(yōu)選地，所述堿渣為堿渣干粉料。堿渣為氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的大宗固體廢渣，但其含有大量能提高轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣活性的有用組分，如ca(oh)2、caso4、cacl2等，對本發(fā)明的鋼渣活化劑的活化性能具有非常重要的影響，而且堿渣處理成本較高，本發(fā)明通過大量試驗(yàn)研究得出將其作為活化劑用于提高鋼廠廢棄物鋼渣的應(yīng)用性能，更達(dá)到了以廢治廢的目的。另一方面，提供一種所述轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑的制備方法，包括如下步驟：1)按比例將所述堿渣、硫鋁酸鹽水泥、高爐水淬渣微粉、甲酸鈣和聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料；2)按比例依次將所述單乙醇二異丙醇胺和消泡劑的液體有機(jī)物均勻噴灑或滴加于所述粉料上，并混合均勻，制得所述轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑。優(yōu)選地，所述步驟2)中的噴灑方法可以使用噴霧裝置噴灑。進(jìn)一步地，所述步驟2)中的所述液態(tài)有機(jī)物經(jīng)過稀釋后均勻噴灑或滴加于所述粉料上，稀釋倍數(shù)為2-3倍。液態(tài)有機(jī)物經(jīng)過稀釋后更容易均勻噴灑或滴加在粉料上，稀釋方法和溶劑可以為本領(lǐng)域人員常用的技術(shù)手段。再一方面，提供一種所述轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑的的應(yīng)用，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑用于的粉磨，其在鋼渣粉磨生產(chǎn)中的摻量為0.5-1.5％。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明采用多種組分以協(xié)同復(fù)合不同作用方式來活化轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣，其中，硫鋁酸鹽水泥熟料、堿渣和甲酸鈣可以調(diào)節(jié)早期水化速率和產(chǎn)物，起到提高鋼渣早期活性；聚乙烯醇磷酸銨和單乙醇二異丙醇胺為有機(jī)組分，通過絡(luò)合作用促進(jìn)鋼渣水化溶解，對早后期活性均有持續(xù)提高作用；而高爐水淬渣微粉能與鋼渣形成疊加水化效應(yīng)，可加速鋼渣水化提高中后期活性；而消泡劑在鋼渣粉水化過程起消除較大氣泡作用，以細(xì)化膠凝材料體系的孔結(jié)構(gòu)。(2)本發(fā)明利用有機(jī)物料和無機(jī)物料的合理配合達(dá)到有效提高鋼渣粉活性的目的，與堿激發(fā)或常用早強(qiáng)劑或助磨劑相比，本發(fā)明對轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的早后期活性均有顯著提高效果，綜合效果突破現(xiàn)有層次。(3)另一方面本發(fā)明大量利用了化工副產(chǎn)品堿渣，不僅活化效果顯著，而且成本降低，綠色環(huán)保，一定程度上實(shí)現(xiàn)了以廢治廢的目的。(4)本發(fā)明的鋼渣粉活化劑不僅可以有效提高鋼渣粉的活性，而且不會(huì)對水泥品質(zhì)產(chǎn)生危害影響，有效摻量低，成本低廉，綠色環(huán)保，綜合性能優(yōu)異，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例，任何在本發(fā)明的啟示下得出的與本發(fā)明相同或相近似的產(chǎn)品，均在保護(hù)范圍之內(nèi)。(注：實(shí)施例中各原料的配比均為重量份數(shù))實(shí)施例1：首先依次取20份堿渣干粉料、30份低堿度硫鋁酸鹽水泥、40份高爐水淬渣微粉、10份甲酸鈣和0.5份聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料，然后依次將0.5份單乙醇二異丙醇胺和0.01份聚二甲基硅氧烷均勻噴灑或滴加于上述粉料上，混合均勻，制得轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑1。實(shí)施例2：首先依次取50份堿渣干粉料、35份低堿度硫鋁酸鹽水泥、10份高爐水淬渣微粉、5份甲酸鈣和0.8份聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料，然后依次將2份單乙醇二異丙醇胺和0.02份聚二甲基硅氧烷均勻噴灑或滴加于上述粉料上，最后混合均勻，制得轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑2。實(shí)施例3：首先依次取40份堿渣干粉料、20份低堿度硫鋁酸鹽水泥、35份高爐水淬渣微粉、5份甲酸鈣和0.5份聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料，然后依次將1份單乙醇二異丙醇胺和0.02份聚二甲基硅氧烷均勻噴灑或滴加于上述粉料上，最后混合均勻，制得轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑3。實(shí)施例4：首先依次取30份堿渣干粉料、40份低堿度硫鋁酸鹽水泥、20份高爐水淬渣微粉、10份甲酸鈣和0.2份聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料，然后依次將1.5份單乙醇二異丙醇胺和0.03份聚二甲基硅氧烷均勻噴灑或滴加于上述粉料上，最后混合均勻，制得轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑4。實(shí)施例5：首先依次取60份堿渣干粉料、15份低堿度硫鋁酸鹽水泥、20份高爐水淬渣微粉和8份甲酸鈣混合均勻制得無機(jī)粉料，然后依次將1.0份聚乙烯醇磷酸銨、0.5份單乙醇二異丙醇胺和0.04份聚二甲基硅氧烷混合均勻并稀釋2-3倍后，并通過噴霧裝置均勻噴灑于無機(jī)粉料上，最后混合均勻，制得轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑5。對比例1：依次取40份堿渣干粉料、20份低堿度硫鋁酸鹽水泥、35份高爐水淬渣微粉和5份甲酸鈣，并混合均勻，制得本對比例的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑11。對比例2：首先依次取35份高爐水淬渣微粉和0.5份聚乙烯醇磷酸銨混合均勻制得粉料，然后依次將1份單乙醇二異丙醇胺和0.02份聚二甲基硅氧烷均勻噴灑或滴加于上述粉料上，最后混合均勻，制得本對比例的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑12。對比例3：現(xiàn)有水泥基材料的早強(qiáng)劑或活化劑主要以nacl、na2sio3、na2so4和粉煤灰(常作為載體)等無機(jī)組分為主，有機(jī)組分以三乙醇胺為主。為此，本對比例采用上述組分配制而成。即：首先依次取20份nacl、20份na2sio3、20份na2so4和40份粉煤灰混合均勻制得粉料，然后將0.5份三乙醇胺均勻噴灑或滴加于上述粉料上，最后混合均勻，制得現(xiàn)有早強(qiáng)劑或活化劑13。上述實(shí)施例和對比例中的重量份數(shù)優(yōu)選以kg(千克)計(jì)，也可以以g(克)或t(噸)計(jì)，只要保證混合均勻就能達(dá)到本發(fā)明的目的。且發(fā)明的上述實(shí)施例中將液態(tài)有機(jī)物稀釋后再噴灑更容易混勻物料。對上述實(shí)施例1-5、對比例1-3所制的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉活化劑作為鋼渣助磨劑進(jìn)行性能試驗(yàn)如下：所用的轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣取自山東某鋼鐵公司，經(jīng)過初級(jí)破碎-磁選-篩分后，其粒徑約為2-5mm，化學(xué)組成如表1所示。表1轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的化學(xué)成分(％)caosio2al2o3fe2o3mgok2oso3p2o5loi46.2816.752.2922.175.490.0340.252.540.94將本發(fā)明活化劑與轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣一起加入到φ500mm×500mm球磨機(jī)中，其中本發(fā)明活化劑的摻量為轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣重量的0.8％，粉磨時(shí)間為50min制得改性鋼渣粉，與未加活化劑粉磨相同時(shí)間的制得的鋼渣粉進(jìn)行對比，比較結(jié)果如表2和表3所示。表2使用上述各實(shí)施例或?qū)Ρ壤幕罨瘎┲苽涞母男凿撛奂?xì)度與活性由表2可以看出，使用本發(fā)明實(shí)施例的活化劑的改性鋼渣粉的活性指數(shù)得到顯著提高，7d活性提高9％以上，28d活性提高7％以上，活化效果優(yōu)異，并明顯優(yōu)于對比例的改性鋼渣粉，具體的，對比例的活化劑11、12與實(shí)施例3的活化劑3相比，活化劑3對鋼渣粉的早中后活性提高效果顯著，均達(dá)到了10％以上，而活化劑11缺少有機(jī)物的輔助時(shí)對鋼渣粉的早中期活性指數(shù)的有一定的提高，但也僅有5％，后期活性指數(shù)基本沒影響，而活化劑12顯示在缺少堿渣、低堿度硫酸鋁鹽的情況下，早中后期的活化效果均不明顯，進(jìn)一步表明本發(fā)明的各物質(zhì)之間具有協(xié)同復(fù)配效果，為早中后期活性均有明顯效果。且上述實(shí)施例中制備的活化劑用于鋼渣粉改性時(shí)的摻量只要在0.5-1.5％的重量百分范圍內(nèi)均能達(dá)到本發(fā)明的目的。表3活化劑3改性前后的鋼渣粉用于水泥中的力學(xué)性能由表3結(jié)果可以看出，使用本發(fā)明實(shí)施例3制備的活化劑3轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣粉代替水泥10％時(shí)，其力學(xué)性能基本不受影響，且后期強(qiáng)度還有所提高；在鋼渣粉摻量小于30％時(shí)，其強(qiáng)度可達(dá)到42.5級(jí)水泥強(qiáng)度；在鋼渣粉摻量達(dá)到50％時(shí)，其強(qiáng)度基本滿足32.5級(jí)水泥強(qiáng)度。將活化劑3改性的鋼渣粉與未改性的鋼渣粉(參照組2)相比，在摻量(30％)相同時(shí)，活化劑3改性的鋼渣粉制備水泥的早后期抗壓強(qiáng)度均明顯高于參照組2；且參照組2與改性鋼渣粉摻量為40％時(shí)相比，早期抗壓強(qiáng)度接近，這已經(jīng)明顯減小了鋼渣粉摻量對復(fù)合水泥力學(xué)性能的影響，為鋼渣粉用于制備復(fù)合水泥提供了極大的可能。本發(fā)明實(shí)施例的活化劑對轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的活性指數(shù)均有大幅度提高，故在使用本發(fā)明其它實(shí)施例的活化劑改性的鋼渣粉制備復(fù)合水泥時(shí)，也能達(dá)到表3中實(shí)施例3所能達(dá)到的效果。綜上所述，由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明采用多種組分以協(xié)同復(fù)合不同作用方式來活化轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣，與堿激發(fā)或常用早強(qiáng)劑或助磨劑相比，本發(fā)明對轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣的早后期活性均有顯著提高效果，綜合效果突破現(xiàn)有層次；本發(fā)明具備可實(shí)施性，且發(fā)展前景良好，具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，符合我國水泥工業(yè)節(jié)能降耗和可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略，值得廣泛推廣應(yīng)用。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12