一種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法，包含以下步驟：(1)選取玻璃體質量含量不低于95％的粒化高爐礦渣作為原料；(2)將三乙醇胺和粉煤灰按照質量比1:30?50混合而成的助磨劑加入原料中，助磨劑的加入量為待粉磨物料質量0.8％?1.0％；(3)用超細粉磨機對加入助磨劑的原料進行粉磨，通過控制粉磨時間以得到不同細度的產品，所述產品包括用于生產超高強膠凝材料的產品；所述的方法可以在低能耗、低成本的條件下得到粒化高爐礦渣超細粉產品，使全部粒化高爐礦渣得到資源化利用，實現粒化高爐礦渣處理利用行業利益最大化。
【專利說明】
一種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法，特別是一種利用超細粉磨方法將粒化高爐礦渣制成超高強膠凝材料的方法，屬于冶金、資源利用環保和節能減排領域。
【背景技術】
[0002]我國是鋼鐵大國，2013年生鐵產量為70897萬噸，礦渣產生量為24105萬噸，利用率為82%，主要利用途徑是生產粒化高爐礦渣粉和水泥摻合料，仍有超過4000萬噸得不到利用。
[0003]粒化高爐礦渣的處理方式是急冷水淬，粉磨制成粒化高爐礦渣粉。GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》將粒化高爐礦渣粉分為S105、S95、S75三個等級。目前部分渣粉生產企業反映粒化高爐礦渣活性降低，達標困難。
[0004]粒化高爐礦渣的玻璃體質量含量越高，潛在活性就越大。影響粒化高爐礦渣活性的主要因素有玻璃體質量含量和渣粉比表面積。決定粒化高爐礦渣玻璃體質量含量的主要因素是礦渣急冷時溫度和冷卻速度(即渣水比)。粉磨時長和粉磨過程中的接觸方式則決定了粒化高爐礦渣粉的細度。
[0005]原料達到玻璃體質量含量要求后進行粉磨。粒化高爐礦渣粉的顆粒越細，比表面積越大，水化過程中反應接觸面積越大，可以有效提高反應速度。物料在施加沖擊、剪切、摩擦、壓縮、延伸等機械力作用后，其內部晶體結構會不規則化和產生多相晶型轉變，導致晶格缺陷發生、比表面積增大、表面能增加等，隨之物料的熱力學性質、結晶學性質、物理化學性質等都會發生規律性變化。隨著粉磨時長的增加，由于團聚效應可能使顆粒粒度不再減小，但繼續粉磨還是可以產生新的活化點，同時內部產生缺陷和裂紋，使渣粉在堿性水溶液中易于均勻分散，有利于0H—離子進入粒化高爐礦渣發生水化反應。另外通過在粉磨物料里加入助磨劑，可以一定程度破壞團聚效應，使細度繼續增加。
【發明內容】
[0006]本發明中，粒化高爐礦渣中含有大量玻璃體，具有一定的水化活性，是一種膠凝材料資源。本發明中選取玻璃體質量含量不低于95%的粒化高爐礦渣作為制備超高強膠凝材料的原料。
[0007]選用的助磨劑為三乙醇胺和粉煤灰的混合物。將三乙醇胺與粉煤灰以質量比為1:3 O - 5 O的比例混合，用制樣機粉磨至比表面積達到7 O O m2 / k g以上。按照待磨物料質量的
0.8%-1.0%加入助磨劑，混合均勻，放入超細粉磨機，粉磨不大于60min，出料比表面積為> 800m2/kgo
[0008]粉磨過程中所加助磨劑的參數控制為:
[0009](I)三乙醇胺和粉煤灰的質量比例:1:30-50;
[0010](2)制備助磨劑的比表面積:> 700m2/kg；
[0011](3)助磨劑的加入量:待粉磨物料質量的0.8 % -1.0 %。
[0012]超細粉磨過程中參數控制為:
[0013](I)粉磨時長:^6Omin;
[0014](2)出料比表面積:2 800mVkg。
[0015]根據不同的產品要求生產不同細度的渣粉:比表面積在800-1200m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉用作生產超高強膠凝材料；比表面積大于1200m2/kg的粒化高爐礦渣超微粉用于取代硅灰。
[0016]本發明的優點是在控制了原料玻璃體質量含量的基礎上加入助磨劑進行粉磨，可以在低能耗、低成本的條件下得到粒化高爐礦渣超細粉產品。運用本發明所述的方法可以使全部粒化高爐礦渣得到高附價值資源化利用，實現粒化高爐礦渣處理利用行業利益最大化。
[0017]—種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法的工藝流程為:高爐出渣—高壓水淬—水渣脫水—拌入助磨劑—超細粉磨機粉磨至比表面積達到800m2/kg以上—料倉—渣粉資源化利用。
[0018]具體實施內容
[0019]取玻璃體質量含量達到95%以上的粒化高爐礦渣粉，加入利用三乙醇胺和粉煤灰制備的助磨劑充分混勻，再利用超細粉磨設備進行粉磨。
[0020]粉磨過程中所加助磨劑的參數控制為:
[0021](I)三乙醇胺和粉煤灰的質量比例:1:30-50;
[0022](2)制備助磨劑的比表面積:> 700m2/kg；
[0023 ] (3)助磨劑的加入量:待粉磨物料質量的0.8 % -1.0 %。
[0024]粉磨過程中參數控制為:
[0025](I)粉磨時長:<60min;
[0026](2)出料比表面積:2 800mVkg。
[0027]使用該方法可以得到不同細度的粒化高爐礦渣粉，可以滿足不同的產品要求。
[0028]比表面積在800-1200m2/kg的產品可以應用在特殊工程混凝土中，如海工混凝土中；若比表面積達到1200m2/kg以上的產品可以用作替代硅灰。
[0029]取某公司的粒化高爐礦渣，玻璃體質量含量不低于95%，粉磨至比表面積為400m2/kg，測得中位徑d50為10.9μηι，通過試驗測得摻加比表面積為400m2/kg的磨細粒化高爐礦渣粉取代50%水泥配制的膠砂流動度為102%，3天、7天、28天的活性指數分別為57%、75%、98%。
[0030]向渣粉中添加助磨劑，助磨劑和粒化高爐礦渣粉的質量比例為0.008-0.01:1，利用超細粉磨機粉磨不同時間，取出粉料，利用激光粒度分析儀、勃氏比表面積儀和氮吸附比表面積儀進行中位徑d50和比表面積的測定，再進行膠凝活性指數的測試。分析測試參照GB/T 8074-2008《水泥比表面積測試方法》、GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》。[0031 ]實施例1:取某公司的粒化高爐礦渣，對所述的粒化高爐礦渣經過充分水淬處理，使得玻璃體質量含量為95%，水淬處理完成后進行脫水處理，得到粒化高爐礦渣原料100kg;將三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的質量比為1: 30;將混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制樣機粉磨至比表面積達到700m2/kg，得到助磨劑；將助磨劑0.8kg(0.8% )加入粒化高爐礦渣原料中；用超細粉磨機對加入助磨劑的原料進行粉磨，粉磨時間為40分鐘，得到粉料中位徑d50為3.4μπι，比表面積為866m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉96kg，比表面積為866m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉用作生產超高強膠凝材料;摻加比表面積為866m2/kg的磨細粒化高爐礦渣粉取代50%水泥配制的膠砂流動度為89%，3天、7天、28天的活性指數分別為127%、134%、132%。
[0032]實施例2:取某公司的粒化高爐礦渣，對所述的粒化高爐礦渣經過充分水淬處理，使得玻璃體質量含量為97%，水淬處理完成后進行脫水處理，以得到粒化高爐礦渣原料100kg;將三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的質量比為1:40;將混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制樣機粉磨至比表面積達到728m2/kg，得到助磨劑；將助磨劑0.9kg(0.9% )加入粒化高爐礦渣原料中；用超細粉磨機對加入助磨劑的原料進行粉磨，粉磨時間為50分鐘，得到粉料中位徑d50為2.8μπι，比表面積為982m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉多少92.4kg，比表面積為982m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉用作生產超高強膠凝材料;摻加比表面積為982m2/kg的磨細粒化高爐礦渣粉取代50%水泥配制的膠砂流動度為88%，3天、7天、28天的活性指數分別為132%、148%、144%。
[0033]實施例3:取某公司的粒化高爐礦渣，對所述的粒化高爐礦渣經過充分水淬處理，使得玻璃體含量為99%，水淬處理完成后進行脫水處理，以得到粒化高爐礦渣原料100kg;將三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的質量比為1: 50;將混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制樣機粉磨至比表面積達到716m2/kg，得到助磨劑;將助磨劑lkg(l%)加入粒化高爐礦渣原料中；用超細粉磨機對加入助磨劑的原料進行粉磨，粉磨時間為60分鐘，得到粉料中位徑d50為2.4μπι,比表面積為1106m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉90.4kg，比表面積為1106m2/kg的粒化高爐礦渣超細粉用作生產超高強膠凝材料;摻加比表面積為1106m2/kg的磨細粒化高爐礦渣粉取代50%水泥配制的膠砂流動度為76%，3天、7天、28天的活性指數分別為 130%、155%、157%。
[0034]雖然本發明中只列出了一部分實施例，但是該實施例不能理解為對本發明的限制，其是優選的實施例，本領域技術人員能夠理解通過控制粉磨時間同樣能夠得到比表面積為800m2/kg和1200m2/kg的粒化高爐礦渣粉用作生產超高強膠凝材料。
【主權項】
1.一種利用粒化高爐礦渣制備超高強膠凝材料的方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟一:選取玻璃體質量含量不低于95 %的粒化高爐礦渣作為原料； 步驟二:將三乙醇胺和粉煤灰按照質量比1:30-50混合而成的助磨劑加入原料中，助磨劑的加入量為待粉磨原料質量的0.8%-1.0% ； 步驟三:用超細粉磨機對加入助磨劑的所述原料進行粉磨，通過控制粉磨時間以得到不同細度的產品，所述產品包括用于生產超高強膠凝材料的產品。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的粒化高爐礦渣經過充分水淬處理，使得玻璃體質量含量不低于95%，水淬處理完成后進行脫水處理，以得到所述原料。3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟二中所述的助磨劑是利用三乙醇胺和粉煤灰充分混合后，用制樣機粉磨至比表面積達到700m2/kg以上制成，三乙醇胺和粉煤灰的質量比為1:30-50。4.如權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，超細粉磨機的粉磨時間不大于60min，得到比表面積不小于800m2/kg的粒化高爐礦渣粉，比表面積在800-1200m2/kg的粒化高爐礦渣粉用作生產超高強膠凝材料;比表面積大于1200m2/kg的粒化高爐礦渣粉用于取代硅灰。
【文檔編號】C04B5/00GK105884235SQ201610094577
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月19日
【發明人】楊景玲, 郝以黨, 胡天麒, 吳龍, 孫樹杉, 夏春, 閭文
【申請人】中冶節能環保有限責任公司, 中冶建筑研究總院有限公司