处理炉渣的方法技术

本发明专利技术涉及一种湿磨炉渣的方法，其中每吨炉渣引入大于100kWh的研磨能量，其中炉渣与水的重量比为0.05‑4:1，并且在湿磨之前或之中，将基于炉渣为0.005‑2重量％的研磨助剂添加至研磨材料中，所述研磨助剂包含至少一种选自如下组的化合物：聚羧酸化物醚、磷酸化缩聚产物、木质素磺酸盐、三聚氰胺‑甲醛磺酸盐、萘‑甲醛磺酸盐、单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇、多元醇、链烷醇胺、氨基酸、糖、糖蜜和基于硅酸钙水合物的固化促进剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理炉渣的方法本专利技术涉及一种处理炉渣的方法，由所述方法获得的产品及其用途。术语“水硬性”是指在空气以及水下都能固化并且耐水的材料。特别地，水硬性粘合剂为水泥和火山灰，例如粉煤灰和高炉炉渣。在水硬性粘合剂中，水泥具有最大的经济重要性。与水混合后，水泥产生水泥浆，其通过水合作用凝固和固化，并且在水下固化后仍保持固体和尺寸稳定性。水泥基本上由波特兰水泥熟料组成，并且可进一步包含例如炉渣砂、火山灰、粉煤灰、石灰石、填料和水泥添加剂。水泥成分在其组成方面必须是统计学均匀的，这尤其可借助适当的研磨和均化方法来实现。在工业中，水泥和用于水泥生产的原料主要在管式球磨机中研磨，其中研磨助剂的效果特别重要。为了生产熟料，通常将水泥原料干磨。在干燥处理中，原料组分通过计量装置以特定的混合比供入磨机中并精细研磨以得到生料。随后将生料在约1450℃下焙烧，从而形成熟料。良好的原料研磨对熟料的质量至关重要。此时，将球形材料与炉渣砂、粉煤灰、石灰石和石膏一起冷却并研磨，从而得到最终产品水泥。水泥的生产是一个非常耗能且因此昂贵的过程，其中释放出大量的二氧化碳。因此，出于经济原因和生态原因，使用其他原料代替水泥是非常有意义的。长期以来，炉渣一直被用作建筑领域的二次原料。其是副产品，特别是从炼铁高炉操作中获得。高炉通常装有铁矿石层，额外的石灰，燃料和其他氧化铁源，以作为高度受控的冶金过程的一部分。将热量和氧气引入炉中以获得非常高的温度，并通过打开炉的下部区域来收集熔融的铁。直接在熔融铁上方形成的熔融炉渣同样放出并从炉中取出，然后用水骤冷，以产生潮湿的粒状炉渣材料。粒状高炉炉渣是一种非金属产品，主要包含钙的硅酸盐和硅铝酸盐以及其他碱。ASTMC-989提供了可用于混凝土和砂浆组合物的粒状炉渣的规格，ASHTO-MR02提供了可由粒状炉渣形成的研磨产品的规格，并用作混合水泥中的组分(例如ASTMC-595混合水硬性水泥的标准规范)。混合水泥组合物可通过用研磨的粉状炉渣产品代替组合物的一部分(最多约50重量％)的水硬性水泥组分来形成。当炉渣作为组合物的一部分存在时，砂浆(水硬性水泥，细集料如砂和水)和混凝土(水硬性水泥，细集料，粗集料如石和水)的水泥组合物通常显示出增加的后期强度。通常用球磨机或辊压机处理粒状炉渣，以得到粉碎的产品。在球磨过程中，通过磨机的球元件的连续统计冲击来处理颗粒，以便破碎颗粒来得到所需的粉末。当在球磨机中存在导致形成的颗粒在球磨机中以分散形式保留的试剂(通常称为“研磨助剂”)时，球磨机以较高的效率运行。因此，已将化合物如木质素磺酸盐，三乙醇胺等用于球磨工艺中。辊压机的操作机理与球磨机极其不同。将炉渣颗粒供入一对辊子的间隙中。当颗粒通过辊子之间时，颗粒经受单一的破碎力。辊子压碎颗粒，导致它们破碎成非常小的颗粒，并且还导致颗粒开裂，从而使得当颗粒随后在解聚器中处理时颗粒完全崩解。DE69610562公开了一种通过辊压机生产研磨炉渣粉末的方法，其中加入(a)0.002-0.3重量％的选自聚丙烯酸、聚丙烯酸的碱金属盐及其混合物的聚合物，其中聚合物平均分子量(重均)为至少25000，和(b)0.1-4重量％的水，基于炉渣进料流的总重量。WO2007/105029描述了一种生产具有提高的反应性的研磨炉渣粉末的方法，其中在搅拌式球磨机中在湿法中研磨粒化的炉渣。得到的产品在48小时内开始水合，并在28天内完全水合。然而，缺点是以此方式获得的产品的早期强度低于水泥的早期强度。因此，本专利技术的目的是提供一种研磨炉渣的方法，其提供了一种高反应性产品，该产品可完全取代砂浆和混凝土中的波特兰水泥。此外，该方法应得到一种产品，其在所有老化阶段具有至少与波特兰水泥相当的强度性能。该目的通过一种湿磨炉渣的方法实现，其中每公吨炉渣引入大于100kWh，特别是大于180kWh，特别优选200-2000kWh，特别是300-1000kWh的研磨能量，炉渣与水的重量比为0.05-4:1，并且在湿磨之前或之中，将基于炉渣为0.005-2重量％，优选0.01-0.5重量％，特别优选0.05-0.5重量％的研磨助剂添加至研磨材料中，所述研磨助剂包含至少一种选自如下组的化合物：聚羧酸化物醚、磷酸化缩聚产物、木质素磺酸盐、三聚氰胺-甲醛磺酸盐、萘-甲醛磺酸盐、单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇、多元醇、链烷醇胺、氨基酸、糖、糖蜜和基于硅酸钙水合物的固化促进剂。令人惊讶地发现，本专利技术的方法得到了一种炉渣，其单独或作为与其他无机粘合剂(特别是波特兰水泥)的混合物，在与水混合后，在1和2天后获得非常高的早期强度，并且28天后还具有优异的后期强度。根据本专利技术生产的产品大大超过了波特兰水泥的早期强度性能。本专利技术所用的炉渣特别优选为高炉炉渣。在优选实施方案中，本专利技术方法所用的炉渣具有以下组成：20-50重量％的SiO2，5-40重量％的Al2O3，0-3重量％的Fe2O3，20-50重量％的CaO，0-20重量％的MgO，0-5重量％的MnO，0-2重量％的SO3和>80重量％的玻璃含量。炉渣特别优选具有以下组成：30-45重量％的SiO2，5-30重量％的Al2O3，0-2重量％的Fe2O3，30-50重量％的CaO，0-15重量％的MgO，0-5重量％的MnO，0-1重量％的SO3和>90重量％的玻璃含量。在本专利技术的方法中，特别优选炉渣与水的重量比为0.1-3:1，特别为0.5-2:1，特别优选为0.4-0.6:1。此处，优选在湿磨中使用研磨介质，其中炉渣与研磨介质的重量比为1-20:1，特别优选为14-16:1。研磨介质尤其构造为球，球的直径优选为0.5-3mm。就炉渣湿磨的时间而言，已发现10分钟至3小时，优选1-2小时是特别有利的。特别地，湿磨可在搅拌式球磨机中进行。搅拌式球磨机包括含研磨介质的研磨室，设置在研磨室中的定子和转子。搅拌式球磨机还优选包括用于将研磨材料引入研磨室中或将研磨材料从研磨室中排出的入口和出口，以及研磨介质分离装置，其设置在研磨室中的出口上游且用于将研磨材料中夹带的研磨介质与研磨材料分离，然后将研磨材料通过出口从研磨空间排出。为了增加引入到研磨室中的研磨材料中的机械研磨功率，优选在转子和/或定子上存在突出至研磨空间中的销。因此，在操作期间，首先通过研磨材料和销之间的冲击来直接产生对研磨功率的贡献。其次，通过销和研磨材料中夹带的研磨介质之间的冲击，然后又通过研磨材料和研磨介质之间的冲击间接地产生对研磨功率的进一步贡献。最后，作用在研磨材料上的剪切力和拉伸力也有助于粉碎研磨材料的悬浮颗粒。取决于引入的研磨能量，由本专利技术研磨获得的炉渣具有不同的粒度分布和总表面积(这也称为细度)。无机固体的粒度分布通常根据Blaine方法以cm2/g报告。细度和粒度分布实际上具有很大的相关性。该粒度分析通常通过激光粒度测定法或空气分级法进行。通过使用本专利技术的研磨助剂，可显著降低获得所需细度的研磨时间。由本专利技术研磨获得的炉渣的粒度d50优选小于10μm，特别是小于5μm，优选小于3μm，特别优选小于2μm，通过使用获自MalvernInstrumentsLtd的2000的激光粒度测量法测量。特别地，研磨助剂可为至少一种选自聚羧酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿磨炉渣的方法，其中每公吨炉渣引入大于100kWh的研磨能量，炉渣与水的重量比为0.05‑4:1，并且在湿磨之前或之中，将基于炉渣为0.005‑2重量％的研磨助剂添加至研磨材料中，所述研磨助剂包含至少一种选自如下组的化合物：聚羧酸化物醚、磷酸化缩聚产物、木质素磺酸盐、三聚氰胺‑甲醛磺酸盐、萘‑甲醛磺酸盐、单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇、多元醇、链烷醇胺、氨基酸、糖、糖蜜和基于硅酸钙水合物的固化促进剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.09 EP 16168751.21.一种湿磨炉渣的方法，其中每公吨炉渣引入大于100kWh的研磨能量，炉渣与水的重量比为0.05-4:1，并且在湿磨之前或之中，将基于炉渣为0.005-2重量％的研磨助剂添加至研磨材料中，所述研磨助剂包含至少一种选自如下组的化合物：聚羧酸化物醚、磷酸化缩聚产物、木质素磺酸盐、三聚氰胺-甲醛磺酸盐、萘-甲醛磺酸盐、单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇、多元醇、链烷醇胺、氨基酸、糖、糖蜜和基于硅酸钙水合物的固化促进剂。2.根据权利要求1的方法，其中炉渣为高炉炉渣。3.根据权利要求1或2的方法，其中在湿磨中使用研磨介质，炉渣与研磨介质的重量比为1-15:1。4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中炉渣具有以下组成：20-50重量％的SiO2，5-40重量％的Al2O3，0-3重量％的Fe2O3，20-50重量％的CaO，0-20重量％的MgO，0-5重量％的MnO，0-2重量％的SO3，>80重量％的玻璃含量。5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中研磨助剂为至少一种选自聚羧酸化物醚和磷酸化缩聚产物的化合物，其中研磨助剂包含结构单元(I)：*-U-(C(O))k-X-(AlkO)n-W(I)其中：*表示与包含酸基团的聚合物的键合点，U为化学键或具有1-8个碳原子的亚烷基，X为氧、硫或NR1基团，k为0或1，n为基于包含酸基团的聚合物的平均值的整数，为1-300，Alk为C2-C4亚烷基，其中基团(AIk-O)n中的Alk可相同或不同，W为氢基团，C1-C6烷基或芳基或Y-F基团，其中：Y为具有2-8个碳原子并且可带有苯基环的直链或支化亚烷基，F为5-10元氮杂环，其经由氮结合且除氮原子并且除碳原子之外，还可具有1、2或3个额外的选自氧、氮和硫的杂原子作为环成员，其中氮环成员可具有R2基团，且1或2个碳环成员可作为羰基存在，R1为氢、C1-C4烷基或苄基，且R2为氢、C1-C4烷基或苄基。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述磷酸化缩聚产物包含：(II)至少一种具有芳族或杂芳族的结构单元和结构单元(I)，和(III)至少一种具有芳族或杂芳族的磷酸化结构单元。7.根据权利要求6的方法，其中结构单元(II)和(III)由以下通式表示：(II)A-U-(C(O))k-X-(AlkO)n-W其中：基团A相同或不同，并且由在芳族体系中具有5-10个碳原子的取代或未取代的芳族或杂芳族化合物表示，其中其他基团具有结构单元(I)所示的含义；(III)A-U-(C(O))k-X-(AlkO)n-P(O)(OMa)2其中：基团A相同或不同，并且由在芳族体系中具有5-10个碳原子的取代或未取代的芳族或杂芳族化合物表示，其中其他基团具有结构单元(I)所示的含义，且M为氢，一价、二价或三价金属阳离子，铵离子或有机胺基，a为1/3、1/2或1。8.根据权利要求6或7的方法，其中缩聚产物包含由下式表示的其他结构单元(IV)：(IV...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·施韦西希，M·斯蒂芬，L·尼科洛，A·克劳泽，
申请(专利权)人：建筑研究和技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE