一种两段式钢渣酸-碱改性方法技术

本发明专利技术涉及一种两段式钢渣酸‑碱改性方法，属于固废建材资源化利用领域。所述两段式即酸改性和碱改性阶段；所述酸改性剂由50‑90份甲酸、5‑45份硝酸、1‑15份硫酸、0.05‑0.10份多壁碳纳米管、0.01‑0.05份乙氧基化烷基硫酸钠和0.1‑0.5份木质磺酸钠配置；所述碱改性剂由30‑65份氢氧化钠、20‑70份水玻璃、1‑3份氨基磺酸钠、1‑5份三乙醇胺、0.5‑1份三异丙醇胺、0.05‑1份聚羧酸减水剂和0.01‑0.05份月桂醇聚氧乙烯醚等配置；所述应用方法为：依次将钢渣粉进行1次粉磨、酸改性、1次高温陈化、碱改性、2次高温陈化和2次粉磨。本发明专利技术的酸‑碱改性剂剂适应性强、性能稳定，配合两段式酸碱改性工艺，不仅能激发固废的早期活性、还能为水泥‑钢渣提供持续的后期强度增长。

A two-stage acid alkali modification method of steel slag

【技术实现步骤摘要】
一种两段式钢渣酸-碱改性方法
本专利技术涉及一种两段式钢渣酸-碱改性方法，属于固废建材资源化利用领域。
技术介绍
钢渣因含铁、锰、铬等金属及其氧化物矿物增加了其粉磨难度，也限制了其作为水泥矿物取代料的水化活性。传统弱碱性助磨剂很难适用，如一种用于立磨粉磨钢渣的助磨剂201510108385.8；钢渣微粉的活化助磨剂及其制备方法201310149297.3；一种水泥助磨剂201510681382.3等。目前的传统助磨剂多为碱性助磨剂，而钢渣同样属于碱性体系，碱性助磨剂很难破坏钢渣的结构，也就难以激发钢渣的活性，且传统助磨剂以水溶液作为溶剂配置，虽然助磨剂掺量较小，但掺入的水还是很容易与钢渣中部分活性矿物发生反应，因此，传统助磨剂效率较低且不能完全激发钢渣的活性。本文提出的一种两段式钢渣酸-碱改性方法，首先利用酸改性剂破坏钢渣表面结构来激发钢渣的活性，再利用碱改性剂再次激发钢渣的活性并维持酸碱平衡，同时，改性前后均进行粉磨，能有效减小钢渣的粒径，使得其活性得到完全释放。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种两段式钢渣酸-碱改性方法，旨在加强钢渣固体废弃物的资源化利用。利用强酸破坏钢渣镍渣中的共价键，减小了粉磨难度，再利用碱性粉磨剂继续降低粉磨能耗，使得钢渣中的矿物在极酸与极碱条件下遭受破坏，提高其水化离子溶解能力，一方面提高了其作为水泥矿物取代料的早期强度，另一方面保证了其28d后期强度不下降。技术方案：本专利技术的一种两段式钢渣酸-碱改性方法，所述两段式即酸改性和碱改性阶段；步骤1.将钢渣粉进行第1次粉磨，将钢渣粉粉磨至最大粒径小于500μm；步骤2.用酸改性剂对步骤1经过第1次粉磨的钢渣粉进行酸改性；步骤3.将步骤2经过酸改性的钢渣粉进行第1次高温陈化，即酸改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；步骤4.将步骤3经过高温陈化的钢渣粉进行碱改性；步骤5.将步骤4经过碱改性的钢渣粉进行第2次高温陈化，即碱改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；步骤6.将步骤5经过第2次高温陈化的钢渣粉进行第2次粉磨，即将经酸、碱改性剂改性和陈化后的钢渣粉粉磨至规定细度。所述酸改性剂按质量份计算包括50-90份甲酸、5-45份硝酸、1-15份硫酸、0.05-0.10份多壁碳纳米管、0.01-0.05份乙氧基化烷基硫酸钠和0.1-0.5份木质磺酸钠。所述碱改性剂按质量份计算包括30-65份氢氧化钠、20-70份水玻璃、1-3份氨基磺酸钠、1-5份三乙醇胺、0.5-1份三异丙醇胺、0.05-1份聚羧酸减水剂和0.01-0.05份月桂醇聚氧乙烯醚。所述酸改性剂的制备方法为：按质量份计算首先将50-90份甲酸倒入搅拌容器中，依次加入0.05-0.10份多壁碳纳米管、0.1-0.5份木质磺酸钠和0.01-0.05份乙氧基化烷基硫酸钠，在30-35℃条件下以20-50r/min的速度搅拌5-10min，然后将其冷却至20-25℃，边搅拌边依次缓慢加入5-45份硝酸和1-15份硫酸，搅拌速度控制在20-30r/min，完成后将其密闭静置12-24h获得酸改性剂。所述碱改性剂的制备方法为：按质量份计算首先将20-70份水玻璃倒入搅拌容器中，依次加入1-3份氨基磺酸钠、1-5份三乙醇胺、0.5-1份三异丙醇胺、0.05-1份聚羧酸减水剂和0.01-0.05份月桂醇聚氧乙烯醚，在20-30℃条件下以50-80r/min的速度搅拌5-10min，然后缓慢加入30-65份氢氧化钠，在20-30℃条件下以50-80r/min的速度搅拌5-10min，完成后将其密闭静置6-12h获得碱改性剂。所述酸改性为：将钢渣倒入粉体改性机中，将酸改性剂加热至40-45℃，雾化成尺寸1-10μm的液滴进行喷洒，喷洒流量为50-80mL/min，酸改性剂喷洒1/2后间隔5-10min再将剩余酸改性剂喷洒完，所述碱改性为：将碱改性剂加热至60-65℃，雾化成尺寸小于1-10μm的液滴进行喷洒，喷洒流量为50-100mL/min，碱改性剂喷洒1/2后间隔5-10min再将剩余碱改性剂喷洒完。所述酸改性剂的掺量为钢渣粉质量分数的0.03％-4.5％，碱改性剂的掺量与酸改性剂的掺量一致。有益效果：与现有改性剂及改性工艺相比，本专利技术具有以下优点：(1)利用酸性改性剂能破坏固废中的共价键，降低粉磨能耗；(2)利用碱性改性剂能进一步降低能耗，保证含固废水泥后期强度不下降；(3)两段式酸碱改性工艺使固废分别经历酸性与碱性环境的破坏，达到最佳效果。具体实施方式本专利技术提出一种两段式钢渣酸-碱改性方法，不仅能够降低粉磨能耗，实现固体废弃物的建材化利用，还能改善固体废弃物活性低的问题。实施例1酸改性剂制备：首先将50份甲酸倒入搅拌容器中，依次加入0.05份多壁碳纳米管、0.1份木质磺酸钠和0.01份乙氧基化烷基硫酸钠，在30℃条件下以20r/min的速度搅拌5分钟，然后将其冷却至20℃，边搅拌边依次缓慢加入45份硝酸和4.84份硫酸，搅拌速度控制在20r/min，完成后将其密闭静置12h获得酸改性剂。碱改性剂制备：首先将50份水玻璃倒入搅拌容器中，依次加入1份氨基磺酸钠、1份三乙醇胺、1份三异丙醇胺、1份聚羧酸减水剂和0.01份月桂醇聚氧乙烯醚，在20条件下以50r/min的速度搅拌10min，然后缓慢加入45.99份氢氧化钠，在20℃条件下以50r/min的速度搅拌10min，完成后将其密闭静置6h获得碱改性剂。应用方法：将钢渣粉磨至最大粒径300μm，倒入改性机中，将钢渣粉质量分数0.5％的酸改性剂加热至40℃雾化，酸改性剂喷洒1/2，间隔5min再喷洒剩余酸改性剂，于60℃陈化2h，将0.5％碱改性剂加热至60℃，碱改性剂雾化喷洒1/2，间隔10min喷洒剩余碱改性剂，于80℃陈化2h，然后粉磨30min获得钢渣粉1。实施例2酸改性剂制备：首先将70份甲酸倒入搅拌容器中，依次加入0.1份多壁碳纳米管、0.5份木质磺酸钠和0.05份乙氧基化烷基硫酸钠，在35℃条件下以30r/min的速度搅拌5分钟，然后将其冷却至20℃，边搅拌边依次缓慢加入20份硝酸和9.35份硫酸，搅拌速度控制在20r/min，完成后将其密闭静置12h获得酸改性剂。碱改性剂制备：首先将40.99份水玻璃倒入搅拌容器中，依次加入1份氨基磺酸钠、1份三乙醇胺、1份三异丙醇胺、1份聚羧酸减水剂和0.01份月桂醇聚氧乙烯醚，在20条件下以50r/min的速度搅拌10min，然后缓慢加入55份氢氧化钠，在20℃条件下以50r/min的速度搅拌10min，完成后将其密闭静置6h获得碱改性剂。应用方法：将钢渣粉磨至最大粒径300μm，倒入改性机中，将钢渣粉质量分数1％的酸改性剂加热至45℃雾化，酸改性剂喷洒1/2，间隔5min再喷洒剩余酸改性剂，于80℃陈化2h，将1％碱改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两段式钢渣酸-碱改性方法，其特征在于：所述两段式即酸改性和碱改性阶段；/n步骤1.将钢渣粉进行第1次粉磨，将钢渣粉粉磨至最大粒径小于500μm；/n步骤2.用酸改性剂对步骤1经过第1次粉磨的钢渣粉进行酸改性；/n步骤3.将步骤2经过酸改性的钢渣粉进行第1次高温陈化，即酸改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；/n步骤4.将步骤3经过高温陈化的钢渣粉进行碱改性；/n步骤5.将步骤4经过碱改性的钢渣粉进行第2次高温陈化，即碱改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；/n步骤6.将步骤5经过第2次高温陈化的钢渣粉进行第2次粉磨，即将经酸、碱改性剂改性和陈化后的钢渣粉粉磨至规定细度。/n

【技术特征摘要】
1.一种两段式钢渣酸-碱改性方法，其特征在于：所述两段式即酸改性和碱改性阶段；
步骤1.将钢渣粉进行第1次粉磨，将钢渣粉粉磨至最大粒径小于500μm；
步骤2.用酸改性剂对步骤1经过第1次粉磨的钢渣粉进行酸改性；
步骤3.将步骤2经过酸改性的钢渣粉进行第1次高温陈化，即酸改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；
步骤4.将步骤3经过高温陈化的钢渣粉进行碱改性；
步骤5.将步骤4经过碱改性的钢渣粉进行第2次高温陈化，即碱改性完后将钢渣粉在60-105℃条件下陈化2-6h；
步骤6.将步骤5经过第2次高温陈化的钢渣粉进行第2次粉磨，即将经酸、碱改性剂改性和陈化后的钢渣粉粉磨至规定细度。


2.如权利要求1所述的一种两段式钢渣酸-碱改性方法，其特征在于：所述酸改性剂按质量份计算包括50-90份甲酸、5-45份硝酸、1-15份硫酸、0.05-0.10份多壁碳纳米管、0.01-0.05份乙氧基化烷基硫酸钠和0.1-0.5份木质磺酸钠。


3.如权利要求1所述的一种两段式钢渣酸-碱改性方法，其特征在于：所述碱改性剂按质量份计算包括30-65份氢氧化钠、20-70份水玻璃、1-3份氨基磺酸钠、1-5份三乙醇胺、0.5-1份三异丙醇胺、0.05-1份聚羧酸减水剂和0.01-0.05份月桂醇聚氧乙烯醚。


4.如权利要求2所述的一种两段式钢渣酸-碱改性方法，其特征在于：所述酸改性剂的制备方法为：按质量份计算首先将50-90份甲酸倒入搅拌容器中，依次加入0.05-0.10份多壁碳纳米管、0.1-0.5份木质磺酸钠和0.01-0.05份乙氧基化烷基硫酸钠，在30-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，霍彬彬，李保亮，陈春，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32