本發(fā)明涉及冶金廢渣建材資源化利用
技術(shù)領(lǐng)域：
中使用的化學(xué)添加劑的領(lǐng)域，具體地，涉及一種鋼鐵渣粉早期活性促進劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：鋼渣、礦渣是冶煉鋼鐵過程中產(chǎn)生的主要工業(yè)廢渣，其排放量巨大，每年達到4億噸以上，將這些冶金廢渣用作建筑材料是實現(xiàn)其大宗資源綜合利用的重要途徑。但由于二者在化學(xué)成分和礦物組成與結(jié)構(gòu)上均存在一定的差異，使其具有不同的化學(xué)活性，造成其在水泥混凝土工業(yè)中的利用率相差較大。?；郀t礦渣是以硅鋁酸鹽為主要成分且含有大量非晶態(tài)玻璃體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其具有較高的潛在水化活性(水硬性)。目前，?；郀t礦渣粉成為一種優(yōu)質(zhì)的輔助膠凝材料，一方面作為混合材用于生產(chǎn)礦渣水泥(礦渣粉摻量可達20％-70％)和復(fù)合硅酸鹽水泥，另一方面可作為礦物摻合料用于制備普通/高性能混凝土。?；郀t礦渣已在這些方面具有成熟的利用技術(shù)，應(yīng)用效果好，利用率高，綜合利用率甚至接近100％。但與?；郀t礦渣相比，鋼渣雖然含有硅酸二鈣和硅酸三鈣等大量硅酸鹽礦物，但因為鋼渣的體積穩(wěn)定性較差，影響膠凝材料的安定性，且鋼渣中礦物相的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較致密，水化活性較低，從而嚴重限制了鋼渣作為輔助膠凝材料的利用率，導(dǎo)致其綜合利用率僅為20-25％，且多用于道路基層等低附加值領(lǐng)域。近些年隨著鋼渣處理技術(shù)的提升(如鋼渣熱燜處理工藝)，引起鋼渣體積不穩(wěn)定的游離氧化鈣和游離氧化鎂的含量得到很大程度地控制和改善，這為鋼渣在水泥混凝土中的應(yīng)用提供了前提保證。近些年，將鋼渣與礦渣進行復(fù)合制備成鋼鐵渣粉用于制備水泥混凝土成為一種趨勢，這不僅提高了鋼渣的利用率，而且能夠代替部分礦渣粉，降低成本，解決了部分地區(qū)礦渣粉資源短缺、供不應(yīng)求的局面，有利于水泥混凝土生產(chǎn)企業(yè)的成本控制，應(yīng)用前景廣闊。然而，鋼鐵渣復(fù)合粉的早期活性較低，當鋼鐵渣復(fù)合粉大量代替水泥時，表現(xiàn)出使水泥混凝土早期強度下降的趨勢，限制了其在水泥混凝土中的大量使用。因此提高鋼鐵渣粉的早期活性，直接關(guān)系到鋼鐵渣粉在水泥混凝土中的利用效果及冶金廢渣的高附加值利用。然而，由于鋼鐵渣粉是一種新型礦物摻合料，目前關(guān)于提高鋼鐵渣粉早期活性的研究很少，相應(yīng)的技術(shù)手段也很少報道，因此，迫切需要開發(fā)鋼鐵渣粉的活化技術(shù)，而研發(fā)鋼鐵渣粉早期活性促進劑十分有必要。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種可顯著提高鋼鐵渣復(fù)合粉的早期活性的鋼鐵渣粉早期活性促進劑。本發(fā)明的另一個目的是提供一種鋼鐵渣粉早期活性促進劑的制備方法。本發(fā)明的第三個目的是提供一種鋼鐵渣粉早期活性促進劑在鋼鐵渣粉生產(chǎn)中的應(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)明提供一種鋼鐵渣粉早期活性促進劑，所述活性促進劑包括如下重量份的原料：七鋁十二鈣25-65份、半水石膏5-22份、檸檬酸石膏2-7份、堿激發(fā)劑5-30份、高鈣石灰石粉5-35份、二乙醇單異丙醇胺0.5-3份。本發(fā)明中的七鋁十二鈣的化學(xué)式為12cao·7al2o3，其多用于新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料，本發(fā)明利用七鋁十二鈣和半水石膏復(fù)合使用可促進鋼鐵渣粉體系中鈣礬石的快速生成，搭建水化產(chǎn)物早期微結(jié)構(gòu)，提高早期水化活性；二乙醇單異丙醇胺能螯合鋼鐵渣粉中礦物相的鈣離子，促進其溶解，從而加速水化；堿激發(fā)劑優(yōu)選為堿渣，堿渣能夠促進鋼鐵渣粉中玻璃體的火山灰反應(yīng)，提高早后期活性；而高鈣石灰石粉的主要成分是碳酸鈣，其通過降低硅鋁酸鹽礦物水化數(shù)量的稀釋效應(yīng)和異相成核的表面效應(yīng)，來促進鋼鐵渣粉中硅鋁酸鹽礦物的水化，對提高鋼鐵渣粉的早期活性也具有重要的作用；檸檬酸石膏是檸檬酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢渣，檸檬酸石膏的加入是區(qū)別于半水石膏的，其起到調(diào)節(jié)體系水化速率和改善后期活性，同時其殘留的部分檸檬酸和離子對提高鋼鐵渣粉的易磨性和早期活性也產(chǎn)生了一定作用，此外檸檬酸石膏的加入也起到了利用檸檬酸廢渣的目的；本發(fā)明的各種物質(zhì)相互的協(xié)同作用最終表現(xiàn)出大幅提高鋼鐵渣粉的早期水化活性。此外，本發(fā)明工藝簡單，使用方便，效果顯著，使用本發(fā)明活性促進劑的鋼鐵渣粉的早期活性明顯超過礦渣粉，且后期活性也適當增加，有利于提升鋼鐵渣粉在水泥混凝土中的使用性能和利用率。進一步地，所述活性促進劑包括如下重量份的原料：七鋁十二鈣35-65份、半水石膏15-20份、檸檬酸石膏2-5份、堿激發(fā)劑5-18份、高鈣石灰石粉10-29份、二乙醇單異丙醇胺0.5-3份。優(yōu)選地，所述活性促進劑包括如下重量份的原料：七鋁十二鈣48.5份、半水石膏19.3份、檸檬酸石膏3.7份、堿激發(fā)劑7.5份、高鈣石灰石粉19.4份、二乙醇單異丙醇胺1.6份。優(yōu)選地，所述堿激發(fā)劑為堿渣，所述堿渣優(yōu)選為為堿渣干粉料，為氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的大宗工業(yè)廢渣。本發(fā)明通過大量試驗研究證實，使用堿渣作為鋼鐵渣粉早期活性促進劑具有優(yōu)異效果：一方面堿渣能夠促進鋼鐵渣粉中玻璃體的火山灰反應(yīng)，并與七鋁十二鈣、半水石膏和高鈣石灰石粉等物質(zhì)進一步協(xié)同提高鋼鐵渣的活性指數(shù)，另一方面，堿渣為純堿生產(chǎn)過程中的固體廢渣，排放量大，其資源利用率很低，堿渣的有效利用進一步達到以廢治廢的目的。另一方面，提供一種所述的鋼鐵渣粉早期活性促進劑的制備方法，包括如下步驟：1)按比例將所述七鋁十二鈣、半水石膏、檸檬酸石膏和堿激發(fā)劑混合均勻制成a料；2)將所述二乙醇單異丙醇胺用水稀釋后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于所述高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料；3)將所述a料與b料混合均勻得到所述鋼鐵渣粉早期活性促進劑。優(yōu)選地，所述堿激發(fā)劑為堿渣，所述堿渣優(yōu)選為為堿渣干粉料。進一步地，所述步驟2)中二乙醇單異丙醇胺的稀釋倍數(shù)為3-5倍。稀釋倍數(shù)的確定以所述b料仍為粉狀為準。再一方面，提供一種所述的鋼鐵渣粉早期活性促進劑的應(yīng)用，所述鋼鐵渣粉早期活性促進劑用于鋼鐵渣粉生產(chǎn)制備中的摻加量為1.0-2.0％。所述鋼鐵渣粉為磨細鋼渣和礦渣的混合粉或復(fù)合粉，其中鋼渣與礦渣的混合比為3:7～1:1。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明利用七鋁十二鈣和石膏復(fù)合使用可促進鋼鐵渣粉體系中鈣礬石的快速生成，搭建水化產(chǎn)物早期微結(jié)構(gòu)，提高早期水化活性；二乙醇單異丙醇胺能螯合鋼鐵渣粉中礦物相的鈣離子，促進其溶解，從而加速水化；堿激發(fā)劑優(yōu)選為堿渣，堿渣能夠促進鋼鐵渣粉中玻璃體的火山灰反應(yīng)，提高其早后期活性；而高鈣石灰石粉的主要成分是碳酸鈣，其通過降低硅鋁酸鹽礦物水化數(shù)量的稀釋效應(yīng)和異相成核的表面效應(yīng)，來促進鋼鐵渣粉中硅鋁酸鹽礦物的水化，對提高鋼鐵渣粉的早期活性也具有重要的作用；檸檬酸石膏是檸檬酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢渣，檸檬酸石膏的加入是區(qū)別于半水石膏的，其起到調(diào)節(jié)體系水化速率和改善后期活性，同時其殘留的部分檸檬酸和離子對提高鋼鐵渣粉的易磨性和早期活性也產(chǎn)生了一定作用，此外，檸檬酸石膏的加入也起到了利用檸檬酸廢渣的目的，本發(fā)明的各種物質(zhì)相互的協(xié)同作用最終表現(xiàn)出大幅提高鋼鐵渣粉的早期水化活性；(2)本發(fā)明工藝簡單，使用方便，效果顯著，使用本發(fā)明活性促進劑的鋼鐵渣粉的早期活性明顯超過礦渣粉，且后期活性也適當增加，有利于提升鋼鐵渣粉在水泥混凝土中的使用性能和利用率。(3)本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑大量利用其它工業(yè)廢渣如堿渣、檸檬酸廢渣，成本低廉，綠色環(huán)保，綜合性能優(yōu)異，并在一定程度上達到了“以廢治廢”的目的，社會和經(jīng)濟效益顯著。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不局限于下述實施例，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，均在保護范圍之內(nèi)。(注：實施例中各原料的配比均為重量份數(shù))實施例1：首先分別取25份七鋁十二鈣、10份半水石膏、5份檸檬酸石膏和28份堿渣混合均勻制成a料，然后將2份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于30份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑1。實施例2：首先分別取35份將七鋁十二鈣、15份半水石膏、2份檸檬酸石膏和18份堿渣混合均勻制成a料，然后將1份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于29份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑2。實施例3：首先分別取48.5份將七鋁十二鈣、19.3份半水石膏、3.7份檸檬酸石膏和7.5份堿渣混合均勻制成a料，然后將1.6份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于19.4份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑3。實施例4：首先分別取55份將七鋁十二鈣、20份半水石膏、7份檸檬酸石膏和8.8份堿渣混合均勻制成a料，然后將1.2份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于8份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑4。實施例5：首先分別取62份將七鋁十二鈣、18份半水石膏、5份檸檬酸石膏和5份堿渣混合均勻制成a料，然后將0.8份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于9.2份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑5。實施例6：首先分別取65份將七鋁十二鈣、22份半水石膏、2.5份檸檬酸石膏和5份堿渣混合均勻制成a料，然后將0.5份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于5份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑6。實施例7：首先分別取25份將七鋁十二鈣、5份半水石膏和2份檸檬酸石膏和30份堿渣混合均勻制成a料，然后將3份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于35份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本發(fā)明的鋼鐵渣粉早期活性促進劑7。對比例1首先分別取57份將七鋁十二鈣、10份半水石膏、5份檸檬酸石膏和28份堿渣混合均勻后得到本對比例的鋼鐵渣粉早期活性促進劑。對比例2首先分別取10份半水石膏、5份檸檬酸石膏和28份堿渣混合均勻制成a料，然后將2份二乙醇單異丙醇胺用水稀釋3-5倍后，通過噴霧裝置按比例均勻噴灑于55份高鈣石灰石粉上，混合均勻后制成b料，最后將a料與b料按比例混合均勻后得到本對比例的鋼鐵渣粉早期活性促進劑。上述實施例和對比例中的重量份數(shù)優(yōu)選以kg(千克)計，也可以以g(克)或t(噸)計，只要保證混合均勻就能達到本發(fā)明的目的。對上述實施例1-7和對比例1、2所制的鋼鐵渣粉早期活性促進劑進行性能試驗如下：試驗選用兩種鋼鐵渣粉(用ss-s表示)，分別以鋼渣粉(ss)和礦渣粉(s)按照1:1和3:7的重量比例制備而成，如表1所示。其中，鋼渣粉和礦渣粉的比表面積分別為427m2/kg和433m2/kg，化學(xué)組成如表2所示。然后將本發(fā)明實施例1-7及對比例1、2的活性促進劑分別摻入至鋼鐵渣粉中，其中活性促進劑的摻加量為鋼鐵渣粉質(zhì)量的1.0％，然后將其與未摻活性促進劑的鋼鐵渣粉和純礦渣粉進行活性比較，依據(jù)gb/t18046-2008標準對鋼鐵渣粉的活性指數(shù)進行測試，結(jié)果如表3所示。表1制備的不同鋼鐵渣粉的組成比例鋼鐵渣粉類型鋼渣粉礦渣粉ss-s(1:1)11ss-s(3:7)37表2鋼渣粉和礦渣粉的化學(xué)成分(％)表3使用活性促進劑改性前后的鋼鐵渣粉的活性由表3可以看出，本發(fā)明實施例的活性促進劑可顯著提高鋼鐵渣粉的早期活性，尤其早期3d活性提高7％以上，最高達到15％，7d活性也提高5％以上，最高達到13％，活化效果明顯，且后期活性也適當增加。而對比例的活性促進劑由于缺少某些組分，對鋼鐵渣粉活性的提升存在不足，如對比例1缺少輔料-二乙醇單異丙醇胺和高鈣石灰石粉，雖然可以提高鋼鐵渣粉的早期活性，但卻使后期活性降低，對比例2缺少主料七鋁十二鈣對提高鋼鐵渣粉早期活性不明顯，進一步說明本發(fā)明的各物質(zhì)需要相互配合才能達到本發(fā)明的目的。此外，與純礦渣粉相比，使用本發(fā)明活性促進劑的鋼鐵渣粉的早期活性超過了礦渣粉，后期活性與礦渣粉相當。而活性指數(shù)越高，用其制備的水泥或混凝土的力學(xué)性能越高,有利于提升鋼鐵渣粉在水泥混凝土領(lǐng)域中的使用性能和利用率，從而促進鋼鐵渣粉的建材資源化綜合利用。且上述實施例中制備的活性促進劑用于鋼鐵渣粉改性時的摻量只要在1.0-2.0％的重量百分范圍內(nèi)均能達到本發(fā)明的目的。本發(fā)明優(yōu)選使用的七鋁十二鈣為常用晶態(tài)化合物，本發(fā)明優(yōu)選選用半水石膏和檸檬酸石膏等物質(zhì)是經(jīng)過大量實驗驗證出來的。綜上所述，由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明利用七鋁十二鈣和石膏復(fù)合使用可促進鋼鐵渣粉中鈣礬石的快速生成，搭建水化產(chǎn)物早期微結(jié)構(gòu)，提高早期水化活性；二乙醇單異丙醇胺能螯合鋼鐵渣粉中礦物相的鈣離子，促進其溶解，從而加速水化；而高鈣石灰石粉的主要成分是碳酸鈣，其通過降低硅鋁酸鹽礦物水化數(shù)量的稀釋效應(yīng)和異相成核的表面效應(yīng)，來促進鋼鐵渣粉中硅鋁酸鹽礦物的水化，對提高鋼鐵渣粉的早期活性也具有重要的作用；加入堿渣(制堿工業(yè)廢渣)和檸檬酸石膏(即檸檬酸廢渣)不僅可以提高鋼鐵渣的早期活性，而且起到了以廢利廢的目的，本發(fā)明的各種物質(zhì)相互的協(xié)同作用最終表現(xiàn)出大幅提高鋼鐵渣粉的早期水化活性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，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)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁12