一种高活性钢铁渣粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业固体废弃物资源化利用及环保工程技术领域，涉及到以钢铁废渣 为原料生产一种绿色建筑材料的技术，尤其是涉及到一种利用钢铁废渣生产高活性钢铁渣 粉的技术。
【背景技术】
[0002] 早在2006年，我国就颁布了 GB/T 20491-2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》国 家标准，但是由于钢渣粉的早期活性不高，且含有大量游离氧化钙，故在使用过程中容易导 致水泥制品或者混凝土出现膨胀开裂等情况。这些安定性不良问题的存在使得钢渣粉的资 源化利用受到了极大的限制，如何解决以上问题是本领域技术人员研究的主要课题之一。
[0003] 本研究领域技术人员发现，钢渣粉与矿渣粉具有协同互补效应，可以从根本上解 决钢渣粉在应用过程中造成的安定性不良问题。2012年，我国颁布了 GB/T28293-2012《钢 铁渣粉》国家标准，其中包括G75、G85和G95三个等级。《钢铁渣粉》国家标准规定钢铁渣 粉的主要组成为钢渣和粒化高炉矿渣，可以掺入适量符合相关国标要求的石膏以及不大于 钢铁渣粉质量0. 5%的助磨剂，并且将钢铁渣粉中钢渣组分的掺入量（质量百分数）严格限 制为20~50%。钢铁渣粉中钢渣质量百分数不低于20%的限制条件导致目前钢铁渣粉的 活性指数普遍较低，难以达到GB/T 28293-2012中规定的G95级。
[0004] 目前，关于钢铁渣复合粉的相关专利有：201010152505. U201110057462. 3、 201210017077. 0 以及 201210254966. 9。201010152505. 1 号专利公布了一种改性 S95 级矿 渣粉的制备方法，该发明制备的改性矿渣粉由50~85%的S95矿渣粉、10~40%超细钢 渣粉以及3~15%的半水石膏组成，材料组成不符合GB/T28293-2012《钢铁渣粉》中的相 关规定，而且所用超细钢渣粉的比表面积必须粉磨到600m2/kg以上，由于钢渣的易磨性远 不及矿渣，因此将钢渣粉磨成超细粉需要耗费大量的能源，增加生产成本，既不环保又不经 济。201210254966. 9号专利公开了一种矿渣钢渣复合微粉，主要由炉渣、尾料钢渣、玻璃体 材料以及固体活性激发剂组成，该专利所述的矿渣钢渣复合微粉的组成复杂，不符合GB/ T28293-2012中的相关规定，而且钢渣的掺量仅仅只有10~20%，复合粉的活性不高，只 能达到GB/T180462008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉中》中S75级别，产品质量 也很难控制稳定。201110057462. 3号专利和201210017077. 0号专利分别公开了一种钢渣 复合粉及其制备方法和钢渣复合微粉及其制备方法，两个专利制备得到的钢渣复合微粉的 组成也均不符合GB/T 28293-2012《钢铁渣粉》中的相关规定，而且产品活性较低。总之， 目前关于钢铁渣复合粉的专利均不符合GB/T 28293-2012《钢铁渣粉》中对钢铁渣粉产品 性能以及原料组成等指标的要求，至今尚未见到有利用钢铁废渣制备得到一种满足GB/T 28293-2012《钢铁渣粉》国家标准要求的高活性钢铁渣复合粉及其制备方法的相关专利以 及技术报道。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了 一种高活性钢铁渣粉及其制备方法，高活性钢铁渣粉满足GB/ T28293-2012《钢铁渣粉》中规定的最优等级G95级。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种高活性钢铁渣粉，主要由下列三种组分构成： 63~75重量份数的S95级矿渣粉，20~30重量份数的磨细钢渣粉，3~8重量份数的超细 矿渣粉；
[0007] 控制所述S95级矿渔粉的密度> 2. 8g/cm3,比表面积> 400m2/kg，7天活性指数 彡75 %，28天活性指数彡95% ;
[0008] 控制所述磨细钢渣粉的游离氧化钙含量< 4. 9%，密度> 2. 8g/cm3,比表面积 彡400m2/kg，7天活性指数彡65%，28天活性指数彡80% ;
[0009] 控制所述超细矿渔粉的密度彡2. 8g/cm3,比表面积彡500m2/kg，7天活性指数 彡95 %，28天活性指数彡105% ;
[0010] 所述高活性钢铁渣粉中还含有占三种组分总重量分数〇. 15%~0. 25%的活性改 性剂，所述活性改性剂的组分构成：1~10重量份数的三乙醇胺，5~10重量份数的二乙醇 异丙醇胺，1~5重量份数的二甘醇，1~5重量份数的三聚磷酸钠，1~5重量份数的木质 素磺酸钠，10~20重量份数的硫代硫酸钠，1~10重量份数的硫氰酸钠，以及45~80重 量份数的水。
[0011] 所述的S95级矿渣粉比表面积为400~450m2/kg。
[0012] 所述的磨细钢渣粉的比表面积为450~500m2/kg。
[0013] 所述的超细矿渣粉比表面积为700~1000m2/kg。
[0014] 本发明还包括一种高活性钢铁渣粉的制备方法，包括以下步骤：
[0015] (1)取S95级矿渣粉备用，控制所述S95级矿渣粉的密度彡2. 8g/cm3,比表面积 彡400m2/kg，7天活性指数彡75%，28天活性指数彡95% ;
[0016] (2)将转炉钢渣或电炉钢渣经热泼法、热焖法或滚筒法处理之后，磁选除铁，接着 粉磨，并在粉磨的过程中，添加活性改性剂，至所述钢渣的比表面积> 400m2/kg，得磨细钢 渣粉；
[0017] (3)将高炉矿渣经水淬，然后粉磨至比表面积彡500m2/kg，得超细矿渣粉；
[0018] (4)取63~75重量份数的S95级矿渣粉、20~30重量份数磨细钢渣粉、3~8重 量份数超细矿渣粉，混合均匀，制得所述高活性钢铁渣粉；
[0019] 其中，步骤（2)添加的活性改进剂的量占三种组分总重量分数的0.15%~ 0. 25%,所述活性改性剂的组分构成：1~10重量份数的三乙醇胺,5~10重量份数的二乙 醇异丙醇胺，1~5重量份数的二甘醇，1~5重量份数的三聚磷酸钠，1~5重量份数的木 质素磺酸钠，10~20重量份数的硫代硫酸钠，1~10重量份数的硫氰酸钠，以及45~80 重量份数的水。
[0020] 本发明的另一种高活性钢铁渣粉的制备方法包括以下步骤：
[0021] (1)取S95级矿渣粉备用，控制所述S95级矿渣粉的密度彡2. 8g/cm3,比表面积 彡400m2/kg，7天活性指数彡75%，28天活性指数彡95% ;
[0022] (2)将转炉钢渣或电炉钢渣经热泼法、热焖法或滚筒法处理之后，磁选除铁，接着 粉磨，并在粉磨的过程中，添加活性改性剂，至所述钢渣的比表面积达到450-500m2/kg，得 磨细钢渣粉；
[0023] (3)将高炉矿渣经水淬，然后粉磨至比表面积达到700_1000m2/kg，得超细矿渣 粉；
[0024] (4)取63~75重量份数的S95级矿渣粉、20~30重量份数磨细钢渣粉、3~8重 量份数超细矿渣粉，混合均匀，制得所述高活性钢铁渣粉；
[0025] 其中，步骤（2)添加的活性改进剂的量占三种组分总重量分数的0.15%~ 0. 25%,所述活性改性剂的组分构成：1~10重量份数的三乙醇胺,5~10重量份数的二乙 醇异丙醇胺，1~5重量份数的二甘醇，1~5重量份数的三聚磷酸钠，1~5重量份数的木 质素磺酸钠，10~20重量份数的硫代硫酸钠，1~10重量份数的硫氰酸钠，以及45~80 重量份数的水。
[0026] 所述活性改性剂在钢渣粉磨时采用喷雾或点滴的方式进行引入。
[0027] 本发明的有益效果：本发明能够同时对钢渣、矿渣两大钢铁工业固体废弃物进行 利用，绿色环保，节约资源。本发明采用钢渣和矿渣为主要原材料，分别磨细成微粉，优化 钢铁渣粉体系的颗粒级配，胶凝材料颗粒组分达到全级配，从体系组成以及颗粒级配角度 激发钢铁渣粉的活性；引入合适掺量的超细矿渣粉，可以充分发挥其物理改性效应以及化 学改性效应--超细矿渣粉的物理改性效应主要表现为级配调节作用、填充作用和调节水 化产物分布的"晶核作用"，填充于微细孔中的超细矿渣粉在水泥水化之后产生的碱性环 境下会发生二次水化反应，生产C-S-H凝胶与托贝莫来石族的水化产物，该水化产物晶格 能高，溶解度小，填充于硬化体系的空隙，提高材料结构的密实性，从而提升后期强度以及 抗侵蚀能力；引入表面活性剂，激发复合粉的早期活性，解决了钢铁渣粉早期活性低的问 题。本发明充分利用了钢渣粉与矿渣粉的协同互补效应，解决了钢渣粉在应用过程中出现 的安定性不良等问题。经实验，本发明制得的钢铁渣粉的活性高，各项性能指标均满足GB/ T28293-2012《钢铁渣粉》国家标准G95等级（最优等级）。
【具体实施方式】
[0028] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0029] 实施例1 :以制备样品100g作为100%计：
[0030] A.取S95级矿渣粉63g，密度为2. 87g/cm3,比表面积为438m2/kg ;
[0031] B.粉磨钢渣，并且在钢渣粉磨的同时采用喷雾的方式引入物质总重量0. 2g的活 性改性剂，粉磨完成之后取磨细钢渣粉30g，密度为3. 45g/cm3,比表面积为484m2/kg，游离 氧化钙含量4.87% ;