专利名称：钢渣微粉的活化助磨剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于工业固废资源化利用技术领域中使用的添加剂，具体涉及一种钢渣微粉的活化助磨剂及其制备方法。
背景技术：
钢渣是炼钢工业的副产品，其排放量约占粗钢产量的15% 20%，其中70%以上的钢渣是化学组成与硅酸盐熟料相似的转炉钢渣，具有潜在胶凝性，在水泥混凝土中的应用潜力较大。目前我国钢渣积存量已超I亿吨，但其化学组成波动大、水化性能差等原因，有效利用率低于10%。钢渣的微粉化及在水泥混凝土行业中的高效应用成为目前国内钢渣实现高附加值、大规模化综合利用的重要途径之一。近年来，将钢渣经高细粉磨后制备的钢渣活性微粉已经逐步应用于水泥混凝土生产中。在混凝土中，钢渣微粉按一定比例替代水泥，一方面可显著改善混凝土性能，如混凝土的工作性和远龄期强度，同时提高混凝土的抗渗透性和体积稳定性，从而有利于混凝土的耐久性；另一方面，可显著降低混凝土单方生产成本，获得良好经济效益。转炉钢渣的主要矿物组成是硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、RO相及少量游离氧化钙(f-CaO)、铁铝酸钙(C4AF)。相关研究表明:其水化放热总量仅为水泥的10.5%，可认为其是一种活性很低的硅酸盐水泥熟料；此外，钢渣的易磨性较差，单独粉磨所消耗的能耗较高。因此，如何有效提高钢渣微粉的粉磨效率并改善钢渣微粉的活性是目前推动钢渣微粉在水泥混凝士中规模应用的热点问题。采用化学激发可在一定程度上改善钢渣活性，但性价比不高；而通过将钢渣磨细等物理激发方法对钢渣活性的提高有限，且过分提高钢渣的磨细程度会直接导致吨粉磨电耗上升，申请号为200810122227.8的中国专利文献报道了一种用于掺入混凝土的炼钢废弃物钢渣微粉生产 工艺。在实际工业生产中，常通过在粉磨过程中加入助磨剂以解决这一问题。申请号为03121115.1的中国专利文献报道了一种用作混凝土细掺料的钢渣微粉早强剂，其配比为:工业硫酸铝渣20 30%，天然非金属矿制成的活性二氧化硅30 50%(其中粒度〈I微米，占40 50%)，水泥熟料20 30%，多元醇类表面活性剂0.03 0.06% ；以粉体材料掺加到钢渣微粉中，其用量为3% 6%。申请号为201110326892.0的中国专利文献报道了一种复合钢渣助磨剂，为15 30%表面活性剂，20 40%助磨剂，20 40%调整剂，5 15%载体。载体为硅粉、石英硅粉、粉煤灰中的一种，表面活性剂为三乙醇胺和丙三醇，助磨剂为木钙，调整剂为磷酸盐、多聚磷酸盐或十二烷基磺酸钠中的至少一种。申请号为2011110202490.X的中国专利文献报道了一种钢渣助磨剂及其制备方法，包括:自来水15 16份、尿素16.4 15.4份、氢氧化钠0.4 0.6份、乙二醇2 4份、20%聚羧酸28 20%份，三乙醇胺20 22份，甘油20 22份。将所述原料混合、搅拌均匀。所述钢渣助磨剂的用量为钢渣质量的0.2%。李伟峰等(《混凝土》，2012，4:34-35)报道了不同助磨组分对转炉钢渣的粉磨及性能的影响，改性多元醇、酰胺化合物、丙三醇、三乙醇胺对钢渣均具有一定的助磨能力；各钢渣微粉样品的ld、7d和28d活性测定结果如表4。由表可以看出，掺入0.05%酰胺化合物的7d、28d活性指数较空白样增加8.64%和5.93% ;掺入0.02%甘油的7d、28d活性指数较空白样增加5.7%和1.78% ;作为水泥粉磨中的常规助磨剂和早强剂的三乙醇胺对钢渣微粉的活性增进效果不佳，其7d活性指数仅较空白样增加2.55%，28d活性指数反而较空白样降低了
0.59%o现有技术和研究大都采用传统的水泥助磨剂组分如三乙醇胺、甘油等作为钢渣微粉的助磨组分和活化剂，实际应用中效果不明显，且钢渣微粉的28天活性指数没有得到改善和提闻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了改进现有技术的不足而提供一种钢渣微粉的活化助磨剂，本发明 还提供了上述活化助磨剂的制备方法，该钢渣微粉的活化助磨剂在助磨的同时，能有效提高钢渣微粉的活性指数，尤其是28d活性指数，使钢渣微粉的性能改善，生产成本进一步降低。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种钢渣微粉的活化助磨剂，其特征在于其原料组分及各组分所占的重量份分别为:酰胺化合物15 45重量份、链烷醇胺3 35重量份、乙二胺或其衍生物5 20重量份、消泡剂0.1 0.5重量份、水15 70重量份。优选其原料组分及各组分所占的重量份分别为:酰胺化合物19 40重量份、链烷醇胺5 30重量份、乙二胺或其衍生物8 15重量份、消泡剂0.1 0.3重量份、水20 65重量份。优选所述的酰胺化合物至少为甲酰胺、乙酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺(N，N-Dimethylformamide; DMF)、丁二酰亚胺或苯甲酰胺中的一种。优选所述的链烷醇胺至少为三异丙醇胺(TIPA)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)或N，N—双(2 —羟基丙基)-N-(羟基乙基)胺(EDIPA)中的一种。优选所述的乙二胺或其衍生物至少为N，N，N’，N’_四(2-羟乙基)乙二胺(THEEDA )、THEEDA 乙酸盐、THEEDA 磷酸盐、N，N，N’，N’ -四(2-羟基丙基)乙二胺(THPEDA)、THPEDA乙酸盐或THPEDA磷酸盐中的一种。优选所述的消泡剂至少为磷酸三丁酯(TNBP)或磷酸三异丁酯(TIBP)中的的一种。本发明还提供了上述的用于钢渣微粉的活化助磨剂的制备方法，其具体步骤为:将15 45重量份酰胺化合物、3 35重量份链烷醇胺和5 20重量份乙二胺或其衍生物依次投入15 70重量份的水中混合、搅拌，再加入0.1 0.5重量份的消泡剂，得到用于钢渣微粉的活化助磨剂。在钢渣粉磨过程中，添加钢渣重量的0.03% 0.1%活化助磨剂。该钢渣微粉的活化助磨剂在助磨的同时，能有效提高钢渣微粉的活性指数，尤其是28d活性指数。有益效果:本发明制备的用于钢渣微粉的活化助磨剂适用于钢渣微粉的粉磨和活性改善，对于水泥和混凝土性能无不利影响。与现有技术相比，本发明提供的钢渣微粉的活化助磨剂制备工艺简单、用量少，其掺入量为钢渣重量的0.03% 0.1%，而现有技术的产品掺入量大，大都大于1% ;所述助磨剂为液体，添加方便，可采用液体计量泵添加到入磨钢渣上，而现有技术大都为固体状，如申请号为201110326892.0的中国专利文献所报道的，计量及添加过程繁琐；所述产品中不含氯离子，从而不会使钢渣微粉在使用中造成钢筋的锈蚀，使钢渣微粉符合国家标准。本发明制备的用于钢渣微粉的活化助磨剂不仅助磨效果优异，而且可提高钢渣微粉的活性指数，尤其是28d活性指数。实验结果表明，本发明制备的用于钢渣微粉的活化助磨剂，在钢渣微粉中掺量为0.05%时，其7d/28d活性指数分别较参照样提高7 10.6% 和 11.2%ο
具体实施例方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例；根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出任何创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。比较例I钢渣取自南京钢铁集团，二水石膏取自南京中联水泥有限公司。将钢渣预先烘干，分别称取物料4kg ( 3.88kg钢洛+0.12kg 二水石膏),在500mmX 500mm标准实验磨中粉磨，粉磨后的物料进行各种物性测试，检测方法参照GB T20491-2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》。实施例1:取甲酰胺35重量份、二乙醇异丙醇胺(DEIPA) 30重量份、N，N，N’，N’-四(2_羟乙基)乙二胺(THEEDA)14.8重量份逐次投入20重量份的水中混合、搅拌，再加入消泡剂磷酸三丁酯(TNBP) 0.2重量份、磷酸三异丁酯(TIBP) 0.1重量份，得到活化助磨剂。依照比较例I的方法，在钢渣中添加0.03%的本实施例制备的活化助磨剂进行小磨粉磨，粉磨后物料的测定结果如表I所示。实施例2:取二甲基酰胺(DMF) 37.8重量份、N，N —双(2 —羟基丙基)一N —(羟基乙基)胺(EDIPA) 7重量份、二乙醇异丙醇胺(DEIPA) 5重量份、三异丙醇胺3重量份、N，N，N’，N’ -四(2-羟基丙基)乙二胺(THPEDA)磷酸盐12重量份逐次投入30重量份的水中混合、搅拌，再加入消泡剂磷酸三异丁酯(TIBP) 0.2重量份，得到活化助磨剂。依照比较例I的方法，在钢渣中添加0.05%的本实施例制备的活化助磨剂进行小磨粉磨，粉磨后物料的测定结果如表I所示。实施例3:取甲酰胺21重量份、乙酰胺3重量份、二乙醇异丙醇胺(DEIPA) 5重量份、三异丙醇胺1.85重量份、N，N，N’，N’ -四(2-羟基丙基)乙二胺(THPEDA)乙酸盐7重量份、THEEDA2重量份逐次投入60重量份的水中混合、搅拌，再加入消泡剂磷酸三丁酯(TNBP) 0.05重量份、磷酸三异丁酯(TIBP) 0.1重量份，得到活化助磨剂。依照比较例I的方法，在钢渣中添加0.08%的本实施例制备的活化助磨剂进行小磨粉磨，粉磨后物料的测定结果如表I所示。实施例4:取二甲基酰胺(DMF) 19重量份、苯甲酰胺0.9重量份、N，N—双(2 —羟基丙基)一N -(羟基乙基)胺(EDIPA) 3重量份、二乙醇异丙醇胺(DEIPA) 2重量份、N, N，N’，N’-四(2-羟基丙基)乙二胺(THPEDA) 3重量份、N，N，N’，N’-四(2-羟乙基)乙二胺(THEEDA)乙酸盐7重量逐次投入65重量份的水中混合、搅拌，再加入消泡剂磷酸三丁酯(TNBP) 0.1重量份，得到活化助磨剂。依照比较例I的方法，在钢渣中添加0.1%的本实施例制备的活化助磨剂进行小磨粉磨，粉磨后物料的测定结果如表I所示。表I钢渣 微粉的活化助磨剂的应用效果
权利要求
1.钢渣微粉的活化助磨剂，其特征在于其原料组分及各组分所占的重量份分别为酰胺化合物15 45重量份、链烷醇胺3 35重量份、乙二胺或其衍生物5 20重量份、消泡剂0. I 0. 5重量份、水15 70重量份。
2.根据权利要求I所述的活化助磨剂，其特征在于其原料组分及各组分所占的重量份分别为酰胺化合物19 40重量份、链烷醇胺5 30重量份、乙二胺或其衍生物8 15重量份、消泡剂0. I 0. 3重量份、水20 65重量份。
3.根据权利要求I所述的活化助磨剂，其特征在于所述的酰胺化合物至少为甲酰胺、乙酰胺、N，N- 二甲基甲酰胺、丁二酰亚胺或苯甲酰胺中的一种。
4.根据权利要求I所述的活化助磨剂，其特征在于所述的链烷醇胺至少为三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺或N，N 一双(2 —羟基丙基)-N-(羟基乙基)胺中的一种。
5.根据权利要求I所述的活化助磨剂，其特征在于所述的乙二胺或其衍生物至少为N，N，N，，N，-四(2-羟乙基)乙二胺简称THEEDA、THEEDA乙酸盐、THEEDA磷酸盐、N，N，N’，N’ -四(2-羟基丙基)乙二胺简称THPEDA、THPEDA乙酸盐或THPEDA磷酸盐中的一种。
6.根据权利要求I所述的活化助磨剂，其特征在于所述的消泡剂至少为磷酸三丁酯或磷酸三异丁酯中的的一种。
7.一种制备如权利要求I所述的钢渣微粉的活化助磨剂的方法，其具体步骤为将15 45重量份酰胺化合物、3 35重量份链烷醇胺和5 20重量份乙二胺或其衍生物依次投入15 70重量份的水中混合、搅拌，再加入0. I 0. 5重量份的消泡剂，得到用于钢渣微粉的活化助磨剂。
全文摘要
本发明涉及一种钢渣微粉的活化助磨剂及其制备方法，其原料组分及各组分所占的重量份分别为酰胺化合物15～45重量份、链烷醇胺3～35重量份、乙二胺或其衍生物5～20重量份、消泡剂0.1～0.5重量份、水15～70重量份。将15～45重量份酰胺化合物、3～35重量份链烷醇胺和5～20重量份乙二胺或其衍生物依次投入15～70重量份的水中混合、搅拌，再加入0.1～0.5重量份的消泡剂，得到用于钢渣微粉的活化助磨剂。本发明提供的钢渣微粉的活化助磨剂制备工艺简单、用量少，不仅助磨效果优异，而且可提高钢渣微粉的活性指数，尤其是28d活性指数；且不含氯离子，使钢渣微粉符合国家标准。
文档编号C04B5/00GK103253876SQ20131014929
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者李伟峰, 马素花, 沈晓冬 申请人:南京工业大学