一种镍铁渣用活性激发型助磨剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业废渣资源化利用领域，具体涉及一种镍铁渣用活性激发型助磨剂 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国经济建设的飞速发展，在工业生产过程中产生了大量有色冶金 废渣。红土镍矿冶炼镍铁废渣(简称镍铁渣)是提炼金属镍或是在镍铁合金冶炼过程中排出 的废弃物，经冷水水淬后形成的一种粒化炉渣。据统计，2013年我国全年镍铁产量达71万 吨，伴随产生的镍铁渣超过4500万吨。到2015年，预计镍铁渣的总排放量将接近一亿吨， 超过铜渣、锰渣等冶金渣的排放总量，约占到冶金渣总排放量的五分之一。目前，我国对镍 铁渣的综合利用率不足10%，其处理方式多以露天堆存或填埋，这不仅浪费资源，而且占用 大量的土地，破坏周边的生态环境。
[0003] 冶金炉渣在建筑材料领域的资源化利用已经有大量成功的案例，如矿渣、钢渣、尾 矿、粉煤灰等已成功应用于水泥混凝土行业。镍铁渣的化学成分与高炉矿渣类似，如果能将 镍铁渣磨细制成微粉用作生产水泥混合材与混凝土掺合料，不仅可以消化大量镍铁渣，从 而解决冶金工业废渣排放难题和环境污染问题，而且也为水泥与混凝土的生产找到一种大 宗的原料来源，缓解水泥与混凝土行业的资源危机，并能降低水泥生产环节的总能耗，部分 解决水泥工业的能源问题，从而实现冶金渣在水泥工业的资源化利用。
[0004] 由于镍铁渣易磨性差、活性低，严重制约其在建筑材料领域的资源化利用。针对这 一问题，相关专家学者做了大量研究工作，对镍铁渣易磨性的研究取得一定进展，但效果不 是很理想，而且镍铁渣活性较低的问题也没有得到解决。
[0005] 如何将镍铁渣的粉磨助磨与活性激发两种技术相结合，制备出一种镍铁渣用活性 激发型助磨剂，是冶金渣利用行业的新课题，也是本发明的关键。
【发明内容】
[0006] 本发明在于提供一种镍铁渣用活性激发型助磨剂及其制备方法，该活性激发型助 磨剂可有效解决镍铁渣易磨性差、活性低的问题，并且使镍铁渣在作为水泥混合材和混凝 土掺合料使用时，具有增塑、增强的作用。该活性激发型助磨剂的原料来源方便、生产工艺 简单、成本比较低廉，因此，本发明对于镍铁渣在建筑材料领域的资源化高效利用具有十分 重要的意义。
[0007] 为解决镍铁渣易磨性差、活性低的问题，本发明提供了一种镍铁渣用活性激发型 助磨剂及其制备方法： 1)激发剂的制备：该激发剂是由煅烧明矾石、水玻璃和松香酸钠按照（1-4) : (1-5): (1-6)的质量比组成的，将1-4质量份的煅烧明研^石、1-5质量份的水玻璃和1-6质量份的 松香酸钠加入搅拌设备内，搅拌5min，得到均质的激发剂。
[0008] 2)镍铁渣用活性激发型助磨剂的制备：该助磨剂由聚合多元醇、焦磷酸钠、椰子油 脂肪酸二乙醇酰胺、乙酸乙酯、激发剂和水组成；首先将2%-25wt%聚合多元醇、1%-I5wt%椰 子油脂肪酸二乙醇酰胺、l%-l〇wt%乙酸乙酯和l%-5wt%焦磷酸钠，边搅拌边加入94%-37wt% 的水中，搅拌lOmin，得到初料；然后将配制好的l%-8wt%激发剂加入初料中，搅拌5min，SP 得该发明的产品。
[0009] 本发明所制备的镍铁渣用活性激发型助磨剂，既能解决镍铁渣易磨性差的问题， 同时又能解决镍铁渣活性低的问题，从而将助磨和活性激发有效结合在一起。
[0010] 该镍铁渣用活性激发型助磨剂中的聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺 等多种液体有机物的混合液，主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、 三乙醇胺（TEA)、脂肪酸钠和水。它是一种绿色环保的新型助磨剂原料，具有很好的助磨效 果，并且无毒、无腐蚀、非易燃易爆。用此原料生产镍铁渣用活性激发型助磨剂，可完全替代 醇类组分，而且增强效果好于醇类；用其1. 5倍的量替代部分三乙醇胺（20~30%)，对活性混 合材的助磨增强效果基本与三乙醇胺相同，替代后，水泥助磨剂的成本更低、性能更优、适 应性更强。
[0011] 在镍铁渣的粉磨过程中，发生颗粒由大到小的变化，加入焦磷酸钠、乙酸乙酯和椰 子油脂肪酸二乙醇酰胺制备的镍铁渣用活性激发型助磨剂，在镍铁渣粉磨的不同阶段发挥 不同的作用。在粉磨初期，它起着降低镍铁渣颗粒表面能的作用，促使颗粒表面裂纹扩大， 促进物料的粉磨。到了粉磨的中后期，它主要起分散作用，以延缓或减轻细物料的聚集作 用，因为它能在镍铁渣颗粒的表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减少颗粒聚 集的能力和机会，提高细粉的分散度，减少磨内包球和糊衬板的现象，消除由于钢球和衬板 因粘附细粉而带来的衬垫效应。因此，本发明的产品在粉磨的全过程中，都起着提高磨机粉 磨镍铁渣的效率的作用。
[0012] 本发明中的激发剂，是由水玻璃碱激发剂和煅烧明矾石硫酸盐激发剂复合，并引 入具有乳化分散、良好润滑作用以及可提高镍铁渣水化活性的松香酸钠而制成的复合激发 剂。通过复合激发可以减少高成本激发剂的用量，提高激发剂的使用效率，降低激发剂的成 本，实现激发镍铁渣胶凝材料活性的超叠加效应。镍铁渣主要含有介稳态的玻璃体，活性较 低。该玻璃体的主要化学键是Si-O键和Al-O键，在碱金属盐类激发剂作用下，化学键发生 断裂，并与Ca2+、Na+反应生成沸石类水化产物，而沸石类水化产物的生成又促使玻璃体的 Si-O键和Al-O键不断被破坏，最终使玻璃体彻底解聚。硫酸盐激发剂在镍铁渣中的玻璃体 解体后能够与Al2O3 (A1-0键）反应生成钙矾石从而提高早期强度。
[0013] 本发明的产品所用原材料来源方便、充足，制备工艺简单，性价比高，掺加量低，且 性能稳定，在镍铁渣粉磨中加入可以解决其易磨性差的问题，在粉磨时间相同情况下，可使 镍铁渣微粉比表面积提高4. 5%_9%，增加磨机产量15%以上，显著降低粉磨能耗；同时，本发 明的产品还能明显提高镍铁渣的活性指数。按照GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中 的钢渣粉》进行测试，本发明的产品可使镍铁渣的活性指数提高1〇%_35%。该活性激发型助 磨剂的功能可通过调整原料的组分和含量进行调控，以达到最优效果。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 将Ikg煅烧明研；石、5kg水玻璃与Ikg松香酸钠加入搅拌设备内，搅拌5min，得料Al;将 6kg聚合多元醇、15kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、IOkg乙酸乙酯、Ikg焦磷酸钠加入66kg水 中，搅拌lOmin，得料A2 ;将2kg料Al加入98kg料A2中，搅拌5min，即得本发明的产品1。
[0015] 实施例2 将2kg煅烧明矾石、2kg水玻璃与3kg松香酸钠加入搅拌设备内，搅拌5min，得料Bl;将 15kg聚合多元醇、9kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、4kg乙酸乙酯、2kg焦磷酸钠加入65kg水 中，搅拌lOmin，得料B2 ;将5kg料Bl加入95kg料B2中，搅拌5min，即得本发明的产品2。
[0016] 实施例3 将4kg煅烧明研；石、Ikg水玻璃与6kg松香酸钠加入搅拌设备内，搅拌5min，得料Cl;将 20kg聚合多元醇、3kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、Ikg乙酸乙酯、3kg焦磷酸钠加入65kg水 中，搅拌lOmin，得料C2 ;将8kg料Cl加入92kg料C2中，搅拌5min，即得本发明的产品3。
[0017] 将实施例1、实施例2、实施例3制得的镍铁渣用活性激发型助磨剂，按0. 1%分别 加入5kg平均粒径为1.70mm的镍铁渣中，在<i>500X500mm的标准试验磨中粉磨60min。按 照PI水泥70%、镍铁渣微粉30%配料，按照GB/T20491-2006《用于水泥和混凝土中的钢 渣粉》测试镍铁渣的活性，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法)》测试 胶砂强度；按照GB/T-8074-2008《水泥比表面积测定方法-勃氏法》测试比表面积；按照 GB1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检测水泥的标准稠度用 水量、凝结时间，结果见表1。
[0018] 表1利用实施例产品和标准试验磨粉磨镍铁渣获得的实验结果
由表1可以看出，本发明提供的活性激发型助磨剂在粉磨时间相同情况下，可显著提 高镍铁渣微粉比表面积，同时还能明显提高镍铁渣的活性指数。这主要是由于该助磨剂的 加入，降低了镍铁渣颗粒的表面能，促使颗粒表面裂纹扩大；消除了颗粒间的静电效应，减 少颗粒聚集的能力和机会，提高细粉的分散度，减少磨内包球和糊衬板的现象；同时实现了 对镍铁渣胶凝材料活性激发的超叠加效应。
[0019] 最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引 申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种镍铁渣用活性激发型助磨剂，其特征在于，是由以下质量百分比的原料组成的： 聚合多元醇2%-25%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺1%-15%、乙酸乙酯1%-10%、焦磷酸钠1%-5%、 激发剂1%_8%，余量为水。2. 如权利要求1所述的助磨剂，其特征在于，所述激发剂是由煅烧明矾石、水玻璃和松 香酸钠按照（1-4): (1-5): (1-6)的质量比组成的。3. -种权利要求1至2中任一项所述的镍铁渣用活性激发型助磨剂的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤：1)按照配比取煅烧明矾石、水玻璃和松香酸钠，加入搅拌设备内， 搅拌，得激发剂；2)按照配比将聚合多元醇、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、焦磷酸钠、乙酸乙 酯加入水中搅拌均匀，得初料；3)将配制好的激发剂加入初料中，搅拌均匀，即可制得镍铁 渣用活性激发型助磨剂。
【专利摘要】本发明公开了一种镍铁渣用活性激发型助磨剂及其制备方法。该助磨剂是由聚合多元醇、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、焦磷酸钠、乙酸乙酯、激发剂和水组成，其中所述激发剂由煅烧明矾石、水玻璃和松香酸钠组成。该助磨剂在镍铁渣中的加入量为镍铁渣质量的0.02%-0.10%。本发明原材料充足、加工配制简单、掺量低、性能稳定、性价比高，镍铁渣粉磨时加入，能解决镍铁渣易磨性差的难题，在粉磨时间相同情况下，可使镍铁渣微粉比表面积提高4.5%-9%，增加磨机产量15%以上，显著降低能耗，同时还能将镍铁渣活性指数提高10%-35%。
【IPC分类】C04B18/14, C04B5/06
【公开号】CN105084793
【申请号】CN201510381681
【发明人】刘福田, 刘梁友, 宋南京, 赵洪义, 冯恩娟, 张丽君, 林奕
【申请人】济南大学, 山东宏艺科技股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月2日