一种表面预处理钢渣粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钢渣表面处理技术领域，提供了一种表面预处理钢渣粉的制备方法。本发明专利技术将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液；将硅灰水悬浮液与所述钢渣粉分散液第一混合，进行水化缩合反应，得到水化缩合反应液；将聚羧酸系减水剂与所述水化缩合反应液进行第二混合，得到第二混合分散液；将所述第二混合分散液进行固液分离，得到表面预处理钢渣粉。本发明专利技术通过严格控制水、硅灰和聚羧酸系减水剂的添加顺序，最终制得的表面预处理钢渣粉中游离氧化钙含量低，能够改善钢渣粉的安定性不良问题。同时，本申请提供的表面预处理钢渣粉可以代替水泥，具有良好的分散作用，降低水化热，减少开裂；还可直接用作功能回填料，提高回填率。提高回填率。提高回填率。

【技术实现步骤摘要】
一种表面预处理钢渣粉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钢渣表面处理
，尤其涉及一种表面预处理钢渣粉及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程中产生的熔渣，是一种工业固体废物，排出量约为粗钢产量的15％～20％。在炼钢过程中，由于原料、炼钢方法以及冶炼阶段的不同，所产生的钢渣成分以及含量也不尽相同，但钢渣的成分主要为氧化钙、氧化镁、二氧化硅、赤铁矿、方铁矿、氧化锰、三氧化二铝等，其中金属铁2％～8％，氧化钙40％～60％，氧化镁3％～10％，氧化锰1％～8％。钢渣的矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙等。国内外研究结果表明，钢渣在组成上与水泥熟料相似，CaO和SiO2的含量低于硅酸盐水泥，也被称为“劣质水泥”。在建筑领域中，钢渣被用于生产钢渣水泥、铺路或回填，也用作水泥混凝土中的矿物掺合料。然而，由于钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的存在，容易导致安定性不良的问题，如果直接应用到混凝土建筑中将会给工程带来安全隐患。对于应用于混凝土中的钢渣，国家对其活性有安定性指标要求，为解决钢渣应用到混凝土中的隐患，钢渣作为混凝土的原材料必须经过处理才可以使用。
[0003]目前，现有技术中对钢渣的处理方式有很多种，对钢渣粉进行充分粉磨是其中方式之一，钢渣粉经过粉磨使得其中游离氧化钙粒径足够小，小到不产生不均匀膨胀，从而解决了安定性不良的问题。然而，由于钢渣难磨，粉磨不但效率低，还造成电力资源的浪费，该方法不易解决安定性问题。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种表面预处理钢渣粉及其制备方法和应用，本专利技术制得的表面预处理钢渣粉游离氧化钙含量低，改善钢渣粉的安定性不良问题。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种表面预处理钢渣粉的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液；
[0008](2)将硅灰水悬浮液与所述钢渣粉分散液第一混合，进行水化缩合反应，得到水化缩合反应液；
[0009](3)将聚羧酸系减水剂与所述水化缩合反应液进行第二混合，得到第二混合分散液；
[0010](4)将所述第二混合分散液进行固液分离，得到表面预处理钢渣粉。
[0011]优选的，所述钢渣粉的粒径小于80μm；所述钢渣粉和水的质量比为30～60：100；所述水化反应的温度为20～40℃，时间为10～20min。
[0012]优选的，所述硅灰的粒径小于10μm；所述硅灰水悬浮液的质量浓度为5％～20％；所述钢渣粉与硅灰的质量比为4～19:1。
[0013]优选的，所述第一混合为：将所述硅灰水悬浮液添加到所述钢渣粉分散液中，所述添加的时间为10～20min。
[0014]优选的，所述聚羧酸系减水剂与钢渣粉的质量比为1～5：400；所述聚羧酸系减水剂的固含量为10％～40％。
[0015]优选的，所述聚羧酸系减水剂包括SPC
‑
100、SPS
‑
200、SPC
‑
101中的一种或几种。
[0016]优选的，所述第二混合为：将所述聚羧酸系减水剂添加到所述水化缩合反应液中，所述添加的时间为5～30min。
[0017]优选的，所述固液分离后，还包括将所得沉淀物依次进行洗涤、干燥、研磨和过筛。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的表面预处理钢渣粉，所述表面预处理钢渣粉中游离氧化钙的质量分数小于0.5％。
[0019]本专利技术还提供了上述技术方案所述的表面预处理钢渣粉在水泥混凝土领域中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种表面预处理钢渣粉的制备方法，包括以下步骤：(1)将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液；(2)将硅灰水悬浮液与所述钢渣粉分散液第一混合，进行水化缩合反应，得到水化缩合反应液；(3)将聚羧酸系减水剂与所述水化缩合反应液进行第二混合，得到第二混合分散液；(4)将所述第二混合分散液进行固液分离，得到表面预处理钢渣粉。本专利技术依次添加水、硅灰和聚羧酸系减水剂对钢渣粉表面进行预处理，首先添加水，将钢渣粉表面游离氧化钙(f
‑
CaO)水化生成Ca(OH)2，再添加硅灰，钢渣粉表面水化反应生成的Ca(OH)2与硅灰表面的硅醇基团(
‑
SiOH)发生水化缩合反应，生成Ca
2+
层，然后添加聚羧酸系减水剂，其主链含有弱极性阴离子基团羧基(
‑
COO
‑
)，侧链含有不带电的聚氧乙烯醚基团(
‑
CH2CH2‑
O
‑
)，羧酸基团(
‑
COO
‑
)能够与上述形成的Ca
2+
层发生静电吸附作用，最终使小颗粒硅灰和聚羧酸系减水剂吸附在大颗粒钢渣表面，充分填充钢渣孔隙，达到颗粒紧密堆积，优化颗粒级配，使内部氧化钙无法释放，最终降低钢渣粉表面的游离钙含量，另外，聚氧乙烯醚基团(
‑
CH2CH2‑
O
‑
)的链长效应增强聚羧酸系减水剂的空间位阻效应，从而改善钢渣和硅灰的分散性，促进预处理过程的进行。本专利技术通过严格控制水、硅灰和聚羧酸系减水剂的添加顺序，最终制得的表面预处理钢渣粉中游离氧化钙含量低，能够改善钢渣粉的安定性不良问题。同时，本申请提供的表面预处理钢渣粉可以代替水泥，具有良好的分散作用，降低水化热，减少开裂；还可直接用作功能回填料，提高回填率。
附图说明
[0021]图1为制备表面预处理钢渣粉的过程机理图；
[0022]图2为表面预处理钢渣粉的结构示意图；
[0023]图3为表面预处理钢渣粉的SEM图；
[0024]图4为实施例1和对比例1的抗沉降实验结果图；
[0025]图5为钢渣粉、硅灰及实施例1和实施例2分别得到的表面预处理钢渣粉的pH值测试结果图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种表面预处理钢渣粉的制备方法，包括以下步骤：
[0027](1)将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液；
[0028](2)将硅灰水悬浮液与所述钢渣粉分散液第一混合，进行水化缩合反应，得到水化缩合反应液；
[0029](3)将聚羧酸系减水剂与所述水化缩合反应液进行第二混合，得到第二混合分散液；
[0030](4)将所述第二混合分散液进行固液分离，得到表面预处理钢渣粉。
[0031]本专利技术将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液。在本专利技术中，所述钢渣粉的粒径优选小于80μm，更优选为小于45μm；所述钢渣粉和水的质量比优选为30～60：100，更优选为30～40：100；所述水化反应的温度优选为20～40℃，更优选为20～25℃，时间优选为10～20min，更优选为10～15min；所述为优选为去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面预处理钢渣粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钢渣粉和水进行水化反应，得到钢渣粉分散液；(2)将硅灰水悬浮液与所述钢渣粉分散液第一混合，进行水化缩合反应，得到水化缩合反应液；(3)将聚羧酸系减水剂与所述水化缩合反应液进行第二混合，得到第二混合分散液；(4)将所述第二混合分散液进行固液分离，得到表面预处理钢渣粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢渣粉的粒径小于80μm；所述钢渣粉和水的质量比为30～60：100；所述水化反应的温度为20～40℃，时间为10～20min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅灰的粒径小于10μm；所述硅灰水悬浮液的质量浓度为5％～20％；所述钢渣粉与硅灰的质量比为4～19:1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合为：将所述硅灰水悬浮液添加到所述钢渣粉分散液中，所述添加的时间为10～20min...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢锋，王新，王耀城，寇世聪，谢雄，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：