一种用于S75级高钛型矿渣微粉的活化剂的制作方法

文档序号:21183568发布日期:2020-06-20 17:57阅读:828来源:国知局

本发明涉及一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,属于混凝土材料领域。



背景技术:

区别于普通矿渣,高钛型粒化高炉矿渣(以下简称高钛高炉渣)因钛含量较高,故其形成了以钙钛矿为主要晶体矿物,嵌布关系异常复杂的多晶相复合结构,化学性质稳定,活性指数远远低于普通矿渣。钛是非常宝贵的资源,因此,研究者们将研究重点放在了对高钛高炉渣中钛的提取、回收方面的开发和利用,一般采用物理-化学方法使钛元素富集在某一矿相(主要为钙钛矿),后通过选-冶结合的技术方案,进一步对高钛渣进行提钛利用,但现有技术均存在技术难度高,工艺复杂,且会产生严重的二次污染,故基本停留在实验室研究阶段,大规模推广应用还需继续完善。综合来看,直到目前为止尚未发现一种切实可行的方法从根本上解决其产量大、资源利用率低,附加值不高的问题。

现阶段而言,高钛高炉渣的非提钛利用途径是解决堆场占用大量土地和环境污染等问题,且技术门槛不高,投资小,无二次污染风险等,可以迅速推广和规模化应用,是从根本上解决高钛高炉渣综合利用有效的途径。关于高钛高炉渣非提钛的利用途径的相关研究,主要包括制备混凝土骨料,釉面砖、陶瓷砖和地砖、新型墙体材料、微晶玻璃等几个方面。针对高钛高炉渣活性差的技术难题,目前还未发现有效的活性提升技术路径。《混凝土掺合料制备方法》(cn201811554949.0)公开了一种以高钛型高炉渣和转炉钢渣为原料的混凝土掺合料制备方法,采用的技术方案是:首先,将高钛高炉渣和转炉钢渣分别进行破碎、筛分、磁选,获得高钛高炉渣粉料和转炉钢渣粉料;然后,将高钛高炉渣粉料与转炉钢渣粉料混合,制得混合料;最后,将混合料进行粉磨,制得混凝土掺合料。该技术方案以高钛型高炉渣为主要原料,配加转炉钢渣,仍然存在安定性不良的潜在风险,同时,技术方案并未涉及对所述掺合料的胶凝性能的提升。专利《高钛型高炉渣复合掺合料微粉及其制备方法》(cn201811582851.6)提供了一种高钛型高炉渣复合掺合料微粉,其技术方案为,包括:按重量百分比计,高钛型高炉渣40%~55%,转炉钢渣35%~50%,石灰石10%~30%;将上述原料按配比称量后,球磨至一定粒度,混匀即可。该发明中所有原料基本为非活性,钢渣虽然具备潜在活性,但却可能带来安定性不良的隐患,同时,高钛高炉渣消耗量有限。

综合现有公开资料和技术可知,高钛型高炉渣的综合利用难度仍然较大,非提钛利用途径具备更优的技术效应和经济效应,而其活性的提升则是此类矿渣高值、高效利用,并迅速消纳存量渣,化解新增渣的关键技术。



技术实现要素:

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足,提供一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,针对高钛型高炉渣的矿物组成和结构特点,创新性的解决粉磨功耗高,用于混凝土中时活性低,掺用量过低等技术难题,为迅速消纳存量渣提供一条切实可行的途径。

本发明的内容是:一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,其特征在于:所述活化剂由下述比例的激发剂,硅铝质材料和助磨组分组成;

所述各组分以混合矿渣质量合计为1,其余物料均以其为基准,则各物料的比例分别为:

硅铝质材料3.2%~5%

激发剂0.25%~0.5%

助磨组分0.02%~0.04%。

前述一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,其特征在于,所述混合矿渣包括高钛型水淬矿渣70%~90%,普通矿渣10%~30%;其中,高钛型水淬矿物的二氧化钛含量15%~25%,氧化钙含量25%~35%,二氧化硅含量20%~25%,余量为三氧化二铝,氧化锰、三氧化二铁以及少量碱金属氧化物。

前述一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,其特征在于,所述硅铝质材料为偏高领土,粉煤灰和硅灰中一种或几种的混合。

前述激发剂为水玻璃,烧碱和硫酸铝中的一种或多种的组合,按质量百分比,其中水玻璃(模数2.9~3.2)0.2%~0.3%,烧碱(工业级)0.15%~0.20%,硫酸铝(工业级)0.05%~0.1%。

前述一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,其特征在于,所述助磨组分为乙二醇、丙三醇或甲基二乙醇胺中的一种或多种的混合。

前述一种用于s75级高钛型矿渣微粉的活化剂,其特征在于,将按比例称取的激发剂和硅铝质材料预先混合均匀,其中,硅铝质材料比表面积不低于200m2/kg;助磨组分缓慢均匀加入上述混合料中,混合均匀后,静置陈化不低于1h,即可得活化剂。

与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:

1)本发明采用化学活性激发和物理粉磨降耗相结合的设计方法,以高钛高炉渣的矿物组成和微细观结构特征,优选适宜的助磨组分,显著降低粉磨功耗,并改善成品矿渣粉体的颗粒级配,充分发挥非活性物质的物理填充效应;同时,通过添加激发剂和硅铝质材料,促使硅铝质材料和水泥自身水化发挥协同作用,提升水泥水化的局部微环境,加速水化速率和水化程度。

2)本发明的优势还在于,高钛高炉渣消耗量大,工艺简单、实用,无需额外投资,按照本发明提供的技术方案,控制比表面积430m2/kg~480m2/kg,28d活性指数提升20%以上,生产每吨矿渣微粉,新增成本(包括活化剂)不超过13元,综合使用效果和经济效益突出。

具体实施方式

下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。

实施例1:

本实施例所用原料及配比为:混合矿渣100%,其中高钛高炉渣75%,普通矿渣25%。剩余组分按混合矿渣质量百分比计,包括如下组分和比例:偏高岭土2.5%,粉煤灰1.5%份;水玻璃0.3%,烧碱0.15%;乙二醇0.02%,甲基二乙醇胺0.005%。

将按比例称取的水玻璃,烧碱和偏高岭土预先混合均匀,其中,偏高岭土比表面积不低于200m2/kg;乙二醇和甲基二乙醇胺缓慢均匀加入上述混合料中,混合均匀后,静置陈化不低于1h,即可得活化剂。

依据《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(gb/t18046-2017)的要求制备样品,养护至相应龄期后,测试结果如表所示。

实施例2:

具体实施过程同实施例1,区别在于:所用混合矿渣比例不同,具体地,高钛高炉渣为83%,普通矿渣17%;

实施例3:

具体实施过程同实施例1,区别在于:所硅铝质材料用量与配比不同,具体地,粉煤灰4.8%。

实施例4:

具体实施过程同实施例1,区别在于:本实施例的激发剂和助磨组分用量与比例不同,具体地,水玻璃0.25%,硫酸铝0.08%;丙三醇0.02%,甲基二乙醇胺0.005%。。

各实施例性能测试结果如下所示:

上述实施例中:各步骤中的参数和各组分用量数值等为范围的,任一点均可适用。

本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。

本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

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