本發(fā)明屬于工業(yè)添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高活化性能的鋼渣活化劑及其制備方法、應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鋼渣在煉鋼過程中排出量為15％-20％，我國每年伴隨鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)生近億噸各類鋼渣，其礦物組成以C3MS2鎂薔薇輝石、和其與硅酸二鈣的固溶體C2S-C3MS2組成，具有潛在的水化活性。其資源量巨大，目前綜合利用量不大，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
鋼渣的綜合利用基本都是圍繞著鋼渣建材化利用方向，主要粉磨使用和作為路基填充材料，但由于一方面鋼渣難于粉磨，另一方面鋼渣粉活性差、游離氧化鈣含量高、體積穩(wěn)定性差，都極大限制了鋼渣的建材化利用，年綜合利用率僅20％多。
長江上下游水泥企業(yè)及混凝土企業(yè)眾多，高活性轉(zhuǎn)鋼渣微粉可以在水泥中加入10％-15％，市場需求巨大。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整及水泥企業(yè)的整合，水泥價格會持續(xù)上漲，高活性鋼渣渣微粉的價格也會隨水泥價格的上漲而上揚(yáng)，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
在鋼渣粉磨技術(shù)領(lǐng)域，早年一般采用簡單的球磨機(jī)粉磨技術(shù)及裝備，但由于鋼渣易磨性差、除鐵問題難于解決，鋼渣粉磨電耗高(可達(dá)80～90kWh/t)，渣鐵易于沉積在磨內(nèi)堵塞磨機(jī)影響生產(chǎn)，從而無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒐I(yè)化生產(chǎn)。近年來隨著國家對于鋼渣綜合處理利用的促進(jìn)和扶持，各類鋼渣綜合處理利用技術(shù)及裝備應(yīng)運(yùn)而生和發(fā)展進(jìn)步，借鑒于水泥等建材領(lǐng)域粉磨裝備技術(shù)及工藝，相繼派生出臥輥磨、輥壓機(jī)、立式磨等鋼渣粉磨工藝及裝備技術(shù)，建成了一批以粉磨生產(chǎn)鋼渣微粉為產(chǎn)品的鋼渣粉磨生產(chǎn)線。
另一方面，由于鋼渣粉磨化應(yīng)用面臨的工作性能不佳難題，對于鋼渣微粉的長效活性改善和激發(fā)、穩(wěn)定化處理也成為鋼渣粉磨化應(yīng)用的關(guān)鍵；鋼渣的綜合利用基本都是圍繞著鋼渣建材化利用方向，主要粉磨使用和作為路基填充材料，但由于一方面鋼渣難于粉磨，另一方面鋼渣粉活性差、游離氧化鈣含量高、體積穩(wěn)定性差，都極大限制了鋼渣的建材化利用?；谝陨显?，目前國內(nèi)已經(jīng)建成的鋼渣粉磨線基本都處于停產(chǎn)閑置狀態(tài)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能降低煉鋼廢渣對環(huán)境的污染又能提高水泥混凝土摻料性能的鋼渣活化劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種鋼渣活化劑。
本發(fā)明的第三目的是提供一種含有上述鋼渣活化劑的鋼渣微粉活化材料的制備方法。
技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種鋼渣活化劑，包括如下組分：
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的鋼渣活化劑包括如下組分：
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述混合醇胺為二乙醇單異丙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、三聚丙三醇胺中的至少兩種。
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述有機(jī)酸為乙酸。
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述混合多元醇為丙三醇、二甘醇、乙二醇、二聚丙三醇、季戊四醇中的至少三種。
本發(fā)明還提供了上述鋼渣活化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將混合醇胺、有機(jī)酸和混合多元醇按比例投入反應(yīng)釜中，溫度控制在30～50℃，攪拌條件下反應(yīng)2～4h；
(2)向步驟(1)體系中加入氧化石墨烯漿料，同時將溫度升高至100～150℃，壓力調(diào)節(jié)至0.2～0.4Mpa，攪拌條件下反應(yīng)3～6h；
(3)向步驟(2)體系中按比例加入水，并攪拌10～30min，得到鋼渣活化劑。
本發(fā)明還提供了含有上述鋼渣活化劑的鋼渣微粉活化材料的制備方法包括如下步驟：
(1)向現(xiàn)有的鋼渣中加入3～5w％的水，然后進(jìn)行粉磨，并在粉磨過程中滴加0.015～0.03wt％的所述鋼渣活化劑；粉磨完成后將鋼渣粉采用輥壓機(jī)或外循環(huán)立磨擠壓成含細(xì)粉物料餅；
(2)將步驟(1)中制得的物料餅采用提升機(jī)送入選粉設(shè)備，在選粉設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口通入500～700℃的熱風(fēng)，協(xié)助加速鋼渣水化、物料干燥以及水化鋼渣的部分脫水，選粉設(shè)備采集合格的鋼渣微粉活化材料。
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述粉磨過程采用球磨粉磨，鋼渣入磨溫度為45～55℃，出磨微粉的比表面積為350～400m2/kg。
本發(fā)明還提供了上述鋼渣微粉活化材料在制備高強(qiáng)度水泥中的應(yīng)用。
進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在制備高強(qiáng)度水泥中所述鋼渣微粉活化材料添加量為5％～15wt％。
有益效果：(1)本發(fā)明解決了微粉鋼渣的活化問題，本發(fā)明制備的鋼渣活化劑用于鋼渣粉磨中具有較好的活化效果，氧化石墨烯的加入有助于誘導(dǎo)鋼渣水化產(chǎn)物的晶體有序生長，提高鋼渣微粉活化性能；(2)本發(fā)明在鋼渣綜合利用上取得了突破性進(jìn)展，鋼渣微粉可以廣泛應(yīng)用于水泥和混凝土行業(yè)，既可以解決鋼渣對環(huán)境的污染問題，又可以緩解水泥、混凝土企業(yè)對優(yōu)質(zhì)原材料的需求，具有較好的市場前景；(3)本發(fā)明的活化劑生產(chǎn)階段能耗很少，不產(chǎn)生廢氣、廢液、廢渣；生產(chǎn)工藝控制簡單，成品率高，在粉磨階段相對于現(xiàn)有生產(chǎn)工藝不會增加能耗和環(huán)境負(fù)擔(dān)，并可以降低粉磨電耗。
具體實(shí)施方式
下面通過適實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限 于所述實(shí)施例。
實(shí)施例1：一種鋼渣活化劑，包括如下組分：
上述鋼渣活化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將混合醇胺、有機(jī)酸和混合多元醇按比例投入反應(yīng)釜中，溫度控制在35～40℃，攪拌條件下反應(yīng)2h；
(2)向步驟(1)體系中加入氧化石墨烯漿料，同時將溫度升高至120℃，壓力調(diào)節(jié)至0.2Mpa，攪拌條件下反應(yīng)4h；
(3)向步驟(2)體系中按比例加入水，并攪拌15min，得到鋼渣活化劑。
含有上述鋼渣活化劑的鋼渣微粉活化材料的制備方法包括如下步驟：
(1)向現(xiàn)有的鋼渣中加入4w％的水，然后進(jìn)行粉磨，并在粉磨過程中滴加0.02wt％的所述鋼渣活化劑；粉磨過程采用球磨粉磨，鋼渣入磨溫度為45～50℃，出磨微粉的比表面積為350～400m2/kg；粉磨完成后將鋼渣粉采用輥壓機(jī)或外循環(huán)立磨擠壓成含細(xì)粉物料餅；
(2)將步驟(1)中制得的物料餅采用提升機(jī)送入選粉設(shè)備，在選粉設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口通入600℃的熱風(fēng)，協(xié)助加速鋼渣水化、物料干燥以及水化鋼渣的部分脫水，選粉設(shè)備采集合格的鋼渣微粉活化材料。
本發(fā)明制得的鋼渣微粉活化材料可應(yīng)用于剛強(qiáng)度水泥的備料中，其活化機(jī)理是基于 絡(luò)合掩蔽阻礙鋼渣水化的不利因子，加速鋼渣水化過程，使其及早發(fā)揮出其潛在的水化活性；在水泥水化初期，由于有水化鋼渣微粉晶核誘導(dǎo)和石墨烯的共同作用，使水泥水化晶體快速有序的增長，形成致密的水泥石，從而獲得獲得較高的物理強(qiáng)度，并且能減少混凝土結(jié)構(gòu)的裂紋與水氣通道，增強(qiáng)混凝土構(gòu)件的耐久。
在水泥混料時，將上述鋼渣微粉活化材料在室溫條件下分別按照7wt％、9wt％、11wt％、13wt％的量加入水泥中代替水泥，形成實(shí)驗(yàn)組I、II、III、IV，并以100％水泥作為對照組D，按GB177-85水泥膠沙強(qiáng)度的檢驗(yàn)方法檢測，檢測結(jié)果顯示I、II、III、IV實(shí)驗(yàn)組與對照組D在固化3天內(nèi)的強(qiáng)度基本一致，隨后I、II、III、IV實(shí)驗(yàn)組的強(qiáng)度明顯高于對照組D，其具體檢測結(jié)果如表1所示。
表1 I、II、III、IV、V實(shí)驗(yàn)組與對照組D的數(shù)據(jù)對照表
由上表數(shù)據(jù)對比分析可知，采用本發(fā)明的鋼渣微粉活化材料添加到水泥中替代水泥，3天后水泥石的強(qiáng)度明顯高于純水泥石，滿足水泥、混凝土企業(yè)對優(yōu)質(zhì)水泥原材料的需求，具有較好的應(yīng)用價值。
實(shí)施例2：一種鋼渣活化劑，包括如下組分：
上述鋼渣活化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將混合醇胺、有機(jī)酸和混合多元醇按比例投入反應(yīng)釜中，溫度控制在30～35℃，攪拌條件下反應(yīng)4h；
(2)向步驟(1)體系中加入氧化石墨烯漿料，同時將溫度升高至100℃，壓力調(diào)節(jié)至0.25Mpa，攪拌條件下反應(yīng)3h；
(3)向步驟(2)體系中按比例加入水，并攪拌10min，得到鋼渣活化劑。
含有上述鋼渣活化劑的鋼渣微粉活化材料的制備方法包括如下步驟：
(1)向現(xiàn)有的鋼渣中加入3w％的水，然后進(jìn)行粉磨，并在粉磨過程中滴加0.015wt％的所述鋼渣活化劑；粉磨過程采用球磨粉磨，鋼渣入磨溫度為50～55℃，出磨微粉的比表面積為350～400m2/kg；粉磨完成后將鋼渣粉采用輥壓機(jī)或外循環(huán)立磨擠壓成含細(xì)粉物料餅；
(2)將步驟(1)中制得的物料餅采用提升機(jī)送入選粉設(shè)備，在選粉設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口通入500℃的熱風(fēng)，協(xié)助加速鋼渣水化、物料干燥以及水化鋼渣的部分脫水，選粉設(shè)備采集合格的鋼渣微粉活化材料。本實(shí)施例制得的鋼渣微粉活化材料可應(yīng)用于剛強(qiáng)度水泥的備料中。
實(shí)施例3：一種鋼渣活化劑，包括如下組分：
上述鋼渣活化劑的制備方法，包括如下步驟：
(1)將混合醇胺、有機(jī)酸和混合多元醇按比例投入反應(yīng)釜中，溫度控制在45～50℃，攪拌條件下反應(yīng)3h；
(2)向步驟(1)體系中加入氧化石墨烯漿料，同時將溫度升高至150℃，壓力調(diào)節(jié)至0.4Mpa，攪拌條件下反應(yīng)6h；
(3)向步驟(2)體系中按比例加入水，并攪拌30min，得到鋼渣活化劑。
含有上述鋼渣活化劑的鋼渣微粉活化材料的制備方法包括如下步驟：
(1)向現(xiàn)有的鋼渣中加入5w％的水，然后進(jìn)行粉磨，并在粉磨過程中滴加0.03wt％的所述鋼渣活化劑；粉磨過程采用球磨粉磨，鋼渣入磨溫度為45～50℃，出磨微粉的比表面積為350～400m2/kg；粉磨完成后將鋼渣粉采用輥壓機(jī)或外循環(huán)立磨擠壓成含細(xì)粉物料餅；
(2)將步驟(1)中制得的物料餅采用提升機(jī)送入選粉設(shè)備，在選粉設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口通入700℃的熱風(fēng)，協(xié)助加速鋼渣水化、物料干燥以及水化鋼渣的部分脫水，選粉設(shè)備采集合格的鋼渣微粉活化材料。本實(shí)施例制得的鋼渣微粉活化材料可應(yīng)用于剛強(qiáng)度水泥的備料中。
如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。