一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法

摘要

本发明涉及一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法，包含以下步骤：(1)选取玻璃体质量含量不低于95％的粒化高炉矿渣作为原料；(2)将三乙醇胺和粉煤灰按照质量比1:30‑50混合而成的助磨剂加入原料中，助磨剂的加入量为待粉磨物料质量0.8％‑1.0％；(3)用超细粉磨机对加入助磨剂的原料进行粉磨，通过控制粉磨时间以得到不同细度的产品，所述产品包括用于生产超高强胶凝材料的产品；所述的方法可以在低能耗、低成本的条件下得到粒化高炉矿渣超细粉产品，使全部粒化高炉矿渣得到资源化利用，实现粒化高炉矿渣处理利用行业利益最大化。

权利要求

1.一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一：选取玻璃体质量含量大于95％的粒化高炉矿渣作为原料；

步骤二：将三乙醇胺和粉煤灰按照质量比1:30-50混合而成的助磨剂加入原料中，助磨剂的加入量为待粉磨原料质量的0.8％-1.0％；

步骤三：用超细粉磨机对加入助磨剂的所述原料进行粉磨，通过控制粉磨时间以得到不同细度的产品，所述产品包括用于生产超高强胶凝材料的产品；

其中，步骤二中所述的助磨剂是利用三乙醇胺和粉煤灰充分混合后，用制样机粉磨至2

比表面积达到700m/kg以上制成；

其中，超细粉磨机的粉磨时间不大于60min，得到比表面积不小于800m2/kg的粒化高炉矿渣粉，比表面积在800-1200m2/kg的粒化高炉矿渣粉用作生产超高强胶凝材料；比表面积大于1200m2/kg的粒化高炉矿渣粉用于取代硅灰。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的粒化高炉矿渣经过充分水淬处理，水淬处理完成后进行脱水处理，以得到所述原料。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，三乙醇胺和粉煤灰的质量比为1:30。

说明书

一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法，特别是一种利用超细粉磨方法将粒化高炉矿渣制成超高强胶凝材料的方法，属于冶金、资源利用环保和节能减排领域。

背景技术

[0002] 我国是钢铁大国，2013年生铁产量为70897万吨，矿渣产生量为24105万吨，利用率为82％，主要利用途径是生产粒化高炉矿渣粉和水泥掺合料，仍有超过4000万吨得不到利用。

[0003] 粒化高炉矿渣的处理方式是急冷水淬，粉磨制成粒化高炉矿渣粉。GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》将粒化高炉矿渣粉分为S105、S95、S75三个等级。目前部分渣粉生产企业反映粒化高炉矿渣活性降低，达标困难。

[0004] 粒化高炉矿渣的玻璃体质量含量越高，潜在活性就越大。影响粒化高炉矿渣活性的主要因素有玻璃体质量含量和渣粉比表面积。决定粒化高炉矿渣玻璃体质量含量的主要因素是矿渣急冷时温度和冷却速度(即渣水比)。粉磨时长和粉磨过程中的接触方式则决定了粒化高炉矿渣粉的细度。

[0005] 原料达到玻璃体质量含量要求后进行粉磨。粒化高炉矿渣粉的颗粒越细，比表面积越大，水化过程中反应接触面积越大，可以有效提高反应速度。物料在施加冲击、剪切、摩擦、压缩、延伸等机械力作用后，其内部晶体结构会不规则化和产生多相晶型转变，导致晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等，随之物料的热力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化。随着粉磨时长的增加，由于团聚效应可能使颗粒粒度不再减小，但继续粉磨还是可以产生新的活化点，同时内部产生缺陷和裂纹，使渣粉在碱性水溶液中易于均匀分散，有利于OH-离子进入粒化高炉矿渣发生水化反应。另外通过在粉磨物料里加入助磨剂，可以一定程度破坏团聚效应，使细度继续增加。

发明内容

[0006] 本发明中，粒化高炉矿渣中含有大量玻璃体，具有一定的水化活性，是一种胶凝材料资源。本发明中选取玻璃体质量含量不低于95％的粒化高炉矿渣作为制备超高强胶凝材料的原料。

[0007] 选用的助磨剂为三乙醇胺和粉煤灰的混合物。将三乙醇胺与粉煤灰以质量比为1:2
30-50的比例混合，用制样机粉磨至比表面积达到700m /kg以上。按照待磨物料质量的
0.8％-1.0％加入助磨剂，混合均匀，放入超细粉磨机，粉磨不大于60min，出料比表面积为≥800m2/kg。

[0008] 粉磨过程中所加助磨剂的参数控制为：

[0009] (1)三乙醇胺和粉煤灰的质量比例：1:30-50；

[0010] (2)制备助磨剂的比表面积：≥700m2/kg；

[0011] (3)助磨剂的加入量：待粉磨物料质量的0.8％-1.0％。

[0012] 超细粉磨过程中参数控制为：

[0013] (1)粉磨时长：≤60min；

[0014] (2)出料比表面积：≥800m2/kg。

[0015] 根据不同的产品要求生产不同细度的渣粉：比表面积在800-1200m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉用作生产超高强胶凝材料；比表面积大于1200m2/kg的粒化高炉矿渣超微粉用于取代硅灰。

[0016] 本发明的优点是在控制了原料玻璃体质量含量的基础上加入助磨剂进行粉磨，可以在低能耗、低成本的条件下得到粒化高炉矿渣超细粉产品。运用本发明所述的方法可以使全部粒化高炉矿渣得到高附价值资源化利用，实现粒化高炉矿渣处理利用行业利益最大化。

[0017] 一种利用粒化高炉矿渣制备超高强胶凝材料的方法的工艺流程为：高炉出渣→高压水淬→水渣脱水→拌入助磨剂→超细粉磨机粉磨至比表面积达到800m2/kg以上→料仓→渣粉资源化利用。

[0018] 具体实施内容

[0019] 取玻璃体质量含量达到95％以上的粒化高炉矿渣粉，加入利用三乙醇胺和粉煤灰制备的助磨剂充分混匀，再利用超细粉磨设备进行粉磨。

[0020] 粉磨过程中所加助磨剂的参数控制为：

[0021] (1)三乙醇胺和粉煤灰的质量比例：1:30-50；

[0022] (2)制备助磨剂的比表面积：≥700m2/kg；

[0023] (3)助磨剂的加入量：待粉磨物料质量的0.8％-1.0％。

[0024] 粉磨过程中参数控制为：

[0025] (1)粉磨时长：≤60min；

[0026] (2)出料比表面积：≥800m2/kg。

[0027] 使用该方法可以得到不同细度的粒化高炉矿渣粉，可以满足不同的产品要求。

[0028] 比表面积在800-1200m2/kg的产品可以应用在特殊工程混凝土中，如海工混凝土中；若比表面积达到1200m2/kg以上的产品可以用作替代硅灰。

[0029] 取某公司的粒化高炉矿渣，玻璃体质量含量不低于95％，粉磨至比表面积为400m2/kg，测得中位径d50为10.9μm，通过试验测得掺加比表面积为400m2/kg的磨细粒化高炉矿渣粉取代50％水泥配制的胶砂流动度为102％，3天、7天、28天的活性指数分别为57％、
75％、98％。

[0030] 向渣粉中添加助磨剂，助磨剂和粒化高炉矿渣粉的质量比例为0.008-0.01:1，利用超细粉磨机粉磨不同时间，取出粉料，利用激光粒度分析仪、勃氏比表面积仪和氮吸附比表面积仪进行中位径d50和比表面积的测定，再进行胶凝活性指数的测试。分析测试参照GB/T 8074-2008《水泥比表面积测试方法》、GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》。

[0031] 实施例1：取某公司的粒化高炉矿渣，对所述的粒化高炉矿渣经过充分水淬处理，使得玻璃体质量含量为95％，水淬处理完成后进行脱水处理，得到粒化高炉矿渣原料100kg；将三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的质量比为1:30；将混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制样机粉磨至比表面积达到700m2/kg，得到助磨剂；将助磨剂0.8kg(0.8％)加入粒化高炉矿渣原料中；用超细粉磨机对加入助磨剂的原料进行粉磨，粉磨时间为40分钟，得到粉料中位径d50为3.4μm，比表面积为866m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉96kg，比表面积为866m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉用作生产超高强胶凝材料；掺加比表面积为
866m2/kg的磨细粒化高炉矿渣粉取代50％水泥配制的胶砂流动度为89％，3天、7天、28天的活性指数分别为127％、134％、132％。

[0032] 实施例2：取某公司的粒化高炉矿渣，对所述的粒化高炉矿渣经过充分水淬处理，使得玻璃体质量含量为97％，水淬处理完成后进行脱水处理，以得到粒化高炉矿渣原料100kg；将三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的质量比为1:40；将混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制样机粉磨至比表面积达到728m2/kg，得到助磨剂；将助磨剂0.9kg(0.9％)加入粒化高炉矿渣原料中；用超细粉磨机对加入助磨剂的原料进行粉磨，粉磨时间为50分钟，得到粉料中位径d50为2.8μm，比表面积为982m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉多少
2
92.4kg，比表面积为982m /kg的粒化高炉矿渣超细粉用作生产超高强胶凝材料；掺加比表面积为982m2/kg的磨细粒化高炉矿渣粉取代50％水泥配制的胶砂流动度为88％，3天、7天、
28天的活性指数分别为132％、148％、144％。

[0033] 实施例3：取某公司的粒化高炉矿渣，对所述的粒化高炉矿渣经过充分水淬处理，使得玻璃体含量为99％，水淬处理完成后进行脱水处理，以得到粒化高炉矿渣原料100kg；将三乙醇胺和粉煤灰充分混合，三乙醇胺和粉煤灰的质量比为1:50；将混合后的三乙醇胺和粉煤灰用制样机粉磨至比表面积达到716m2/kg，得到助磨剂；将助磨剂1kg(1％)加入粒化高炉矿渣原料中；用超细粉磨机对加入助磨剂的原料进行粉磨，粉磨时间为60分钟，得到粉料中位径d50为2.4μm，比表面积为1106m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉90.4kg，比表面积为
1106m2/kg的粒化高炉矿渣超细粉用作生产超高强胶凝材料；掺加比表面积为1106m2/kg的磨细粒化高炉矿渣粉取代50％水泥配制的胶砂流动度为76％，3天、7天、28天的活性指数分别为130％、155％、157％。

[0034] 虽然本发明中只列出了一部分实施例，但是该实施例不能理解为对本发明的限制，其是优选的实施例，本领域技术人员能够理解通过控制粉磨时间同样能够得到比表面积为800m2/kg和1200m2/kg的粒化高炉矿渣粉用作生产超高强胶凝材料。