一种复合钢渣活性激发剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合钢渣活性激发剂及其制备方法和应用。这种复合钢渣活性激发剂是由以下质量百分比的组分组成：20～40％脱硫二水石膏，15～30％泡花碱，10～25％粉煤灰，5～15％碳酸钠，10～30％硬脂酸钙，5～15％铝矾土。同时还公开了这种复合钢渣活性激发剂的制备方法，以及这种复合钢渣活性激发剂在制备钢渣水泥中的应用。本发明专利技术针对大掺量钢渣水泥强度低、安定性差、活性低等问题，开发了一种复合多种碱性物质的钢渣活性激发剂，所选用的碱性原料具有来源易得和价格便宜的优点。利用这种激发剂可以在高温下与钢渣反应，极大地提高钢渣的掺入量，同时可以达到P·I 52.5R水泥的强度要求。

A composite steel slag active activator and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种复合钢渣活性激发剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种激发剂，特别是涉及一种复合钢渣活性激发剂及其制备方法和应用。
技术介绍
钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，其产生量为粗钢产量的10％～15％。2017年，全国冶金渣产生量为3.94亿吨，其中钢渣产生量为1.08亿吨，同比增长300万吨。但钢渣的综合利用率却很低，转炉钢渣的利用率仅为10％～20％。而在发达国家，钢渣的利用率已经超过了95％。废渣的堆放不仅侵占了大量的土地，而且成为污染环境的一大公害。我国对钢渣处理利用的研究始于20世纪50年代末，自80年代中期有了显著的发展，迄今已研究开发出多种钢渣处理和综合利用技术并应用于生产。经几十年探索，我国钢渣的利用途径有：做烧结矿的原料，做路基材料，回填材料和水泥原料。其中利用钢渣生产水泥是钢渣综合利用的重要途径之一。20世纪90年代初，我国50余家钢渣水泥生产企业就已经形成了年产200多万吨钢渣水泥的生产规模，但水泥中钢渣掺量一般为20％左右，难以达到高效、高值化利用钢渣的目的。只有提高钢渣水泥中钢渣的掺量，才能加速钢渣资源的回收利用和减少其对环境的污染。然而，随着钢渣掺入量的增加，水泥的强度将迅速下降，体积安定性恶化，这样就限制了钢渣掺入量的进一步提高。钢渣主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和少量f-CaO、MnO、FeO、P2O5及金属Fe组成，成分与水泥相似，是一种富有潜在利用价值的资源。但是钢渣活性低、杂质含量高，导致其利用率很低。目前，对钢渣的利用都是等炼钢车间排出的熔融态不锈钢渣冷却成固体后，对其进行粉磨操作，然后再进行活性激发，这样未能很好地增加钢渣的活性，影响制备得到的钢渣水泥性能。
技术实现思路
为了克服现有大掺量钢渣水泥存在强度低、安定性差、活性低等问题，本专利技术的目的之一在于提供一种复合钢渣活性激发剂，本专利技术的目的之二在于提供这种复合钢渣活性激发剂的制备方法，本专利技术的目的之三在于提供这种复合钢渣活性激发剂在钢渣水泥中的应用。为了实现上述的目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供了一种复合钢渣活性激发剂，这种复合钢渣活性激发剂，是由以下质量百分比的组分组成：优选的，这种复合钢渣活性激发剂是由以下质量百分比的组分组成：优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，脱硫二水石膏为湿式脱硫二水石膏。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，脱硫二水石膏的参数如下：抗折强度为2MPa～3MPa；膨胀系数为2～4；标准稠度为85％～90％；初凝时间为5min～10min；终凝时间为12min～18min；进一步优选的，脱硫二水石膏的参数如下：抗折强度为2.5MPa；膨胀系数为3；标准稠度为88％；初凝时间为5min～10min；终凝时间为15min。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，泡花碱为无水d型的d-Na2Si2O5。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，泡花碱的粒度为550目～650目；最优选的，泡花碱的粒度为600目。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，粉煤灰选自Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，硬脂酸钙的细度要求为至少99wt％能通过75μm筛网；最优选的，硬脂酸钙的细度要求为99.5wt％能通过75μm筛网。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，硬脂酸钙的Ca含量为6wt％～7wt％，熔点为149℃～155℃，密度为1.08g/cm3～1.15g/cm3。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，铝矾土的粒径为180目～230目；最优选的，铝矾土的粒径为200目。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，铝矾土的化学组成如下：Al2O3含量大于85wt％，Fe2O3含量少于2wt％，TiO2含量少于4wt％。优选的，这种复合钢渣活性激发剂中，铝矾土的密度为3.1g/cm3～3.5g/cm3。本专利技术提供了上述复合钢渣活性激发剂的制备方法。一种上述复合钢渣活性激发剂的制备方法，包括如下步骤：按照前述的组成称取物料，混合均匀，得到复合钢渣活性激发剂。优选的，这种复合钢渣活性激发剂的制备方法中，混合为球磨搅拌，具体是在行星式球磨机中进行；进一步优选的，混合是在转速200r/min～400r/min下球磨搅拌20min～60min；再进一步优选的，混合是在转速300r/min下球磨搅拌25min～35min。优选的，这种复合钢渣活性激发剂的制备方法中，通过混合后，使复合钢渣活性激发剂的粒径为200目～300目。本专利技术还提供了上述复合钢渣活性激发剂在制备钢渣水泥中的应用。根据固体物理理论，物质在高温下反应比低温下更加剧烈，如果能在钢渣出炉的时候直接与活性激发剂发生反应，会大大增加钢渣的活性。基于这个专利技术构思，本专利技术公开了一种钢渣水泥的制备方法。这种钢渣水泥的制备方法，包括以下步骤：1)向炼钢排出的熔融态钢渣中，加入上述的复合钢渣活性激发剂，混合搅拌，再降至室温，研磨，得到活化钢渣粉；2)将活化钢渣粉与水泥混合，得到钢渣水泥；步骤1)中，钢渣与复合钢渣活性激发剂的质量比为(8～10)：1；步骤2)中，钢渣水泥中活化钢渣粉的质量含量为40％～70％。这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，炼钢排出的熔融态钢渣为炼钢车间转炉刚排出的熔融态钢渣。刚出炉的熔融态钢渣温度约为1300℃，再此高温状态下，迅速加入复合钢渣活性激发剂进行混合。物料在高温下通过相互之间的作用，大大增强了钢渣的活性。这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，混合搅拌需要在高温(1300℃)下尽快进行，以使物料拌合均匀为宜；混合搅拌的时间优选为3min～8min，进一步优选为5min。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，降至室温是使用冷空气急速降温至室温。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，钢渣与复合钢渣活性激发剂的质量比为9：1。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，钢渣的化学组成如下：CaO含量为35wt％～38wt％，SiO2含量28wt％～30wt％，Al2O3含量为13wt％～16wt％，MgO含量为8wt％～10wt％，Fe2O3含量为3wt％～5wt％，其余为烧失量。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤1)中，活化钢渣粉的比表面积为380m2/kg～450m2/kg。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤2)中，钢渣水泥中活化钢渣粉的质量含量为50％。优选的，这种钢渣水泥的制备方法步骤2)中，水泥为硅酸盐水泥，如选自P·I52.5R水泥、P·I52.5水泥中的至少一种；最优选的，水泥为P·I52.5R水泥。本专利技术还提供了一种钢渣水泥，这种钢渣水泥是由上述钢渣水泥的制备方法制得。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对大掺量钢渣水泥强度低、安定性差、活性低等问题，开发了一种复合多种碱性物质的钢渣活性激发剂，所选用的碱性原料具有来源易得和价格便宜的优点。利用这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：是由以下质量百分比的组分组成：/n脱硫二水石膏20～40％；/n泡花碱15～30％；/n粉煤灰10～25％；/n碳酸钠5～15％；/n硬脂酸钙10～30％；/n铝矾土5～15％。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：是由以下质量百分比的组分组成：
脱硫二水石膏20～40％；
泡花碱15～30％；
粉煤灰10～25％；
碳酸钠5～15％；
硬脂酸钙10～30％；
铝矾土5～15％。


2.根据权利要求1所述的一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：所述脱硫二水石膏为湿式脱硫二水石膏，其参数如下：抗折强度为2MPa～3MPa；膨胀系数为2～4；标准稠度为85％～90％；初凝时间为5min～10min；终凝时间为12min～18min。


3.根据权利要求1所述的一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：所述泡花碱为无水d型的d-Na2Si2O5，泡花碱的粒度为550目～650目。


4.根据权利要求1所述的一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：所述粉煤灰选自Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。


5.根据权利要求1所述的一种复合钢渣活性激发剂，其特征在于：所述硬脂酸钙的细度要求为至少99wt％能通过75μm筛网。

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，齐泽心，龚炜庭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42