一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量有色冶金 廢渣。紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣(簡(jiǎn)稱鎳鐵渣)是提煉金屬鎳或是在鎳鐵合金冶煉過程中排出 的廢棄物，經(jīng)冷水水淬后形成的一種?；癄t渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年我國(guó)全年鎳鐵產(chǎn)量達(dá)71萬 噸，伴隨產(chǎn)生的鎳鐵渣超過4500萬噸。到2015年，預(yù)計(jì)鎳鐵渣的總排放量將接近一億噸， 超過銅渣、錳渣等冶金渣的排放總量，約占到冶金渣總排放量的五分之一。目前，我國(guó)對(duì)鎳 鐵渣的綜合利用率不足10%，其處理方式多以露天堆存或填埋，這不僅浪費(fèi)資源，而且占用 大量的土地，破壞周邊的生態(tài)環(huán)境。
[0003] 冶金爐渣在建筑材料領(lǐng)域的資源化利用已經(jīng)有大量成功的案例，如礦渣、鋼渣、尾 礦、粉煤灰等已成功應(yīng)用于水泥混凝土行業(yè)。鎳鐵渣的化學(xué)成分與高爐礦渣類似，如果能將 鎳鐵渣磨細(xì)制成微粉用作生產(chǎn)水泥混合材與混凝土摻合料，不僅可以消化大量鎳鐵渣，從 而解決冶金工業(yè)廢渣排放難題和環(huán)境污染問題，而且也為水泥與混凝土的生產(chǎn)找到一種大 宗的原料來源，緩解水泥與混凝土行業(yè)的資源危機(jī)，并能降低水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)的總能耗，部分 解決水泥工業(yè)的能源問題，從而實(shí)現(xiàn)冶金渣在水泥工業(yè)的資源化利用。
[0004] 由于鎳鐵渣易磨性差、活性低，嚴(yán)重制約其在建筑材料領(lǐng)域的資源化利用。針對(duì)這 一問題，相關(guān)專家學(xué)者做了大量研究工作，對(duì)鎳鐵渣易磨性的研究取得一定進(jìn)展，但效果不 是很理想，而且鎳鐵渣活性較低的問題也沒有得到解決。
[0005] 如何將鎳鐵渣的粉磨助磨與活性激發(fā)兩種技術(shù)相結(jié)合，制備出一種鎳鐵渣用活性 激發(fā)型助磨劑，是冶金渣利用行業(yè)的新課題，也是本發(fā)明的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明在于提供一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑及其制備方法，該活性激發(fā)型助 磨劑可有效解決鎳鐵渣易磨性差、活性低的問題，并且使鎳鐵渣在作為水泥混合材和混凝 土摻合料使用時(shí)，具有增塑、增強(qiáng)的作用。該活性激發(fā)型助磨劑的原料來源方便、生產(chǎn)工藝 簡(jiǎn)單、成本比較低廉，因此，本發(fā)明對(duì)于鎳鐵渣在建筑材料領(lǐng)域的資源化高效利用具有十分 重要的意義。
[0007] 為解決鎳鐵渣易磨性差、活性低的問題，本發(fā)明提供了一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型 助磨劑及其制備方法： 1)激發(fā)劑的制備：該激發(fā)劑是由煅燒明礬石、水玻璃和松香酸鈉按照（1-4) : (1-5): (1-6)的質(zhì)量比組成的，將1-4質(zhì)量份的煅燒明研^石、1-5質(zhì)量份的水玻璃和1-6質(zhì)量份的 松香酸鈉加入攪拌設(shè)備內(nèi)，攪拌5min，得到均質(zhì)的激發(fā)劑。
[0008] 2)鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑的制備：該助磨劑由聚合多元醇、焦磷酸鈉、椰子油 脂肪酸二乙醇酰胺、乙酸乙酯、激發(fā)劑和水組成；首先將2%-25wt%聚合多元醇、1%-I5wt%椰 子油脂肪酸二乙醇酰胺、l%-l〇wt%乙酸乙酯和l%-5wt%焦磷酸鈉，邊攪拌邊加入94%-37wt% 的水中，攪拌lOmin，得到初料；然后將配制好的l%-8wt%激發(fā)劑加入初料中，攪拌5min，SP 得該發(fā)明的產(chǎn)品。
[0009] 本發(fā)明所制備的鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑，既能解決鎳鐵渣易磨性差的問題， 同時(shí)又能解決鎳鐵渣活性低的問題，從而將助磨和活性激發(fā)有效結(jié)合在一起。
[0010] 該鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑中的聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺 等多種液體有機(jī)物的混合液，主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、 三乙醇胺（TEA)、脂肪酸鈉和水。它是一種綠色環(huán)保的新型助磨劑原料，具有很好的助磨效 果，并且無毒、無腐蝕、非易燃易爆。用此原料生產(chǎn)鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑，可完全替代 醇類組分，而且增強(qiáng)效果好于醇類；用其1. 5倍的量替代部分三乙醇胺（20~30%)，對(duì)活性混 合材的助磨增強(qiáng)效果基本與三乙醇胺相同，替代后，水泥助磨劑的成本更低、性能更優(yōu)、適 應(yīng)性更強(qiáng)。
[0011] 在鎳鐵渣的粉磨過程中，發(fā)生顆粒由大到小的變化，加入焦磷酸鈉、乙酸乙酯和椰 子油脂肪酸二乙醇酰胺制備的鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑，在鎳鐵渣粉磨的不同階段發(fā)揮 不同的作用。在粉磨初期，它起著降低鎳鐵渣顆粒表面能的作用，促使顆粒表面裂紋擴(kuò)大， 促進(jìn)物料的粉磨。到了粉磨的中后期，它主要起分散作用，以延緩或減輕細(xì)物料的聚集作 用，因?yàn)樗茉阪囪F渣顆粒的表面產(chǎn)生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應(yīng)，減少顆粒聚 集的能力和機(jī)會(huì)，提高細(xì)粉的分散度，減少磨內(nèi)包球和糊襯板的現(xiàn)象，消除由于鋼球和襯板 因粘附細(xì)粉而帶來的襯墊效應(yīng)。因此，本發(fā)明的產(chǎn)品在粉磨的全過程中，都起著提高磨機(jī)粉 磨鎳鐵渣的效率的作用。
[0012] 本發(fā)明中的激發(fā)劑，是由水玻璃堿激發(fā)劑和煅燒明礬石硫酸鹽激發(fā)劑復(fù)合，并引 入具有乳化分散、良好潤(rùn)滑作用以及可提高鎳鐵渣水化活性的松香酸鈉而制成的復(fù)合激發(fā) 劑。通過復(fù)合激發(fā)可以減少高成本激發(fā)劑的用量，提高激發(fā)劑的使用效率，降低激發(fā)劑的成 本，實(shí)現(xiàn)激發(fā)鎳鐵渣膠凝材料活性的超疊加效應(yīng)。鎳鐵渣主要含有介穩(wěn)態(tài)的玻璃體，活性較 低。該玻璃體的主要化學(xué)鍵是Si-O鍵和Al-O鍵，在堿金屬鹽類激發(fā)劑作用下，化學(xué)鍵發(fā)生 斷裂，并與Ca2+、Na+反應(yīng)生成沸石類水化產(chǎn)物，而沸石類水化產(chǎn)物的生成又促使玻璃體的 Si-O鍵和Al-O鍵不斷被破壞，最終使玻璃體徹底解聚。硫酸鹽激發(fā)劑在鎳鐵渣中的玻璃體 解體后能夠與Al2O3 (A1-0鍵）反應(yīng)生成鈣礬石從而提高早期強(qiáng)度。
[0013] 本發(fā)明的產(chǎn)品所用原材料來源方便、充足，制備工藝簡(jiǎn)單，性價(jià)比高，摻加量低，且 性能穩(wěn)定，在鎳鐵渣粉磨中加入可以解決其易磨性差的問題，在粉磨時(shí)間相同情況下，可使 鎳鐵渣微粉比表面積提高4. 5%_9%，增加磨機(jī)產(chǎn)量15%以上，顯著降低粉磨能耗；同時(shí)，本發(fā) 明的產(chǎn)品還能明顯提高鎳鐵渣的活性指數(shù)。按照GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中 的鋼渣粉》進(jìn)行測(cè)試，本發(fā)明的產(chǎn)品可使鎳鐵渣的活性指數(shù)提高1〇%_35%。該活性激發(fā)型助 磨劑的功能可通過調(diào)整原料的組分和含量進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到最優(yōu)效果。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 將Ikg煅燒明研；石、5kg水玻璃與Ikg松香酸鈉加入攪拌設(shè)備內(nèi)，攪拌5min，得料Al;將 6kg聚合多元醇、15kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、IOkg乙酸乙酯、Ikg焦磷酸鈉加入66kg水 中，攪拌lOmin，得料A2 ;將2kg料Al加入98kg料A2中，攪拌5min，即得本發(fā)明的產(chǎn)品1。
[0015] 實(shí)施例2 將2kg煅燒明礬石、2kg水玻璃與3kg松香酸鈉加入攪拌設(shè)備內(nèi)，攪拌5min，得料Bl;將 15kg聚合多元醇、9kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、4kg乙酸乙酯、2kg焦磷酸鈉加入65kg水 中，攪拌lOmin，得料B2 ;將5kg料Bl加入95kg料B2中，攪拌5min，即得本發(fā)明的產(chǎn)品2。
[0016] 實(shí)施例3 將4kg煅燒明研；石、Ikg水玻璃與6kg松香酸鈉加入攪拌設(shè)備內(nèi)，攪拌5min，得料Cl;將 20kg聚合多元醇、3kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、Ikg乙酸乙酯、3kg焦磷酸鈉加入65kg水 中，攪拌lOmin，得料C2 ;將8kg料Cl加入92kg料C2中，攪拌5min，即得本發(fā)明的產(chǎn)品3。
[0017] 將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3制得的鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑，按0. 1%分別 加入5kg平均粒徑為1.70mm的鎳鐵渣中，在<i>500X500mm的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ブ蟹勰?0min。按 照PI水泥70%、鎳鐵渣微粉30%配料，按照GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中的鋼 渣粉》測(cè)試鎳鐵渣的活性，按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法)》測(cè)試 膠砂強(qiáng)度；按照GB/T-8074-2008《水泥比表面積測(cè)定方法-勃氏法》測(cè)試比表面積；按照 GB1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》檢測(cè)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用 水量、凝結(jié)時(shí)間，結(jié)果見表1。
[0018] 表1利用實(shí)施例產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)シ勰ユ囪F渣獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由表1可以看出，本發(fā)明提供的活性激發(fā)型助磨劑在粉磨時(shí)間相同情況下，可顯著提 高鎳鐵渣微粉比表面積，同時(shí)還能明顯提高鎳鐵渣的活性指數(shù)。這主要是由于該助磨劑的 加入，降低了鎳鐵渣顆粒的表面能，促使顆粒表面裂紋擴(kuò)大；消除了顆粒間的靜電效應(yīng)，減 少顆粒聚集的能力和機(jī)會(huì)，提高細(xì)粉的分散度，減少磨內(nèi)包球和糊襯板的現(xiàn)象；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 對(duì)鎳鐵渣膠凝材料活性激發(fā)的超疊加效應(yīng)。
[0019] 最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引 申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑，其特征在于，是由以下質(zhì)量百分比的原料組成的： 聚合多元醇2%-25%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺1%-15%、乙酸乙酯1%-10%、焦磷酸鈉1%-5%、 激發(fā)劑1%_8%，余量為水。2. 如權(quán)利要求1所述的助磨劑，其特征在于，所述激發(fā)劑是由煅燒明礬石、水玻璃和松 香酸鈉按照（1-4): (1-5): (1-6)的質(zhì)量比組成的。3. -種權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑的制備方法，其特 征在于，包括以下步驟：1)按照配比取煅燒明礬石、水玻璃和松香酸鈉，加入攪拌設(shè)備內(nèi)， 攪拌，得激發(fā)劑；2)按照配比將聚合多元醇、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、焦磷酸鈉、乙酸乙 酯加入水中攪拌均勻，得初料；3)將配制好的激發(fā)劑加入初料中，攪拌均勻，即可制得鎳鐵 渣用活性激發(fā)型助磨劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎳鐵渣用活性激發(fā)型助磨劑及其制備方法。該助磨劑是由聚合多元醇、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、焦磷酸鈉、乙酸乙酯、激發(fā)劑和水組成，其中所述激發(fā)劑由煅燒明礬石、水玻璃和松香酸鈉組成。該助磨劑在鎳鐵渣中的加入量為鎳鐵渣質(zhì)量的0.02%-0.10%。本發(fā)明原材料充足、加工配制簡(jiǎn)單、摻量低、性能穩(wěn)定、性價(jià)比高，鎳鐵渣粉磨時(shí)加入，能解決鎳鐵渣易磨性差的難題，在粉磨時(shí)間相同情況下，可使鎳鐵渣微粉比表面積提高4.5%-9%，增加磨機(jī)產(chǎn)量15%以上，顯著降低能耗，同時(shí)還能將鎳鐵渣活性指數(shù)提高10%-35%。
【IPC分類】C04B18/14, C04B5/06
【公開號(hào)】CN105084793
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510381681
【發(fā)明人】劉福田, 劉梁友, 宋南京, 趙洪義, 馮恩娟, 張麗君, 林奕
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué), 山東宏藝科技股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日