本发明属于钢渣研磨技术领域，具体涉及一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂及其制备方法。
背景技术：
钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占炼钢产量的10％～15％。钢渣主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。上述矿物相的存在导致钢渣的易磨性差且相容性差，极大的限制了钢渣的利用，导致大量钢渣的堆存，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何改善钢渣的易磨性，提高钢渣的利用规模，是一个迫切需要解决的问题。
利用结构助磨技术与表面包裹技术实现钢渣的超微粉化与分散性是提高钢渣利用的主要研究方向，尤其是改善钢渣易磨性差且相容性差的问题。面对上述问题，利用材料复合方法制备具有结构助磨-表面包裹作用的钢渣复合剂，提高钢渣的超微粉化和分散性，实现钢渣的高附加值应用，促进钢铁企业增效。
2019年1月22日公开的申请号为201811151719.x的专利《改善颗粒聚集的钢渣粉助磨剂及其制备方法》公开了一种改善颗粒聚集的钢渣粉助磨剂，其主要组成包括：水45～48份，工业盐4～6份，大苏打2～3份，亚硝酸钠4～5份，尿素2～4份，复合醇胺15～17份，甘油17～20份，糖4～5份。该助磨剂组成较为复杂，共有8种物质，不仅增加了实际生产难度；而且，该助磨剂中还含有对人体危害极大的亚硝酸钠，环保性较差。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂，解决钢渣易磨性差、分散性差等问题，而且，成分简单，成本低，为钢渣微粉技术推广、大规模应用提供技术支撑。
本发明的另一目的在于提供一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供的一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂，包括以下按重量百分比原料：
所述乙二醇为分析纯；所述三异丙醇胺为分析纯；所述三乙醇胺为分析纯；所述液体石蜡为工业纯；所述煤油为工业纯。
本发明提供的一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将配方量的乙二醇、三异丙醇胺和三乙醇胺混合后，进行搅拌，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液；
2)将配方量的液体石蜡与煤油混合，搅拌，获得液体石蜡-煤油混合液；
3)将步骤1)获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与步骤2)获得的液体石蜡-煤油混合液混合，搅拌，获得具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂。
步骤1)中所述搅拌的条件为：温度30℃～40℃条件下以转速400r/min～1100r/min搅拌60min～120min，以达到达乙二醇、三异丙醇胺和三乙醇胺相互混合均匀的目的；
步骤2)中所述搅拌的条件为：温度25℃～45℃条件下以转速500r/min～1000r/min搅拌60min～120min，以达到液体石蜡与煤油相互混合均匀的目的；
步骤3中)中所述搅拌的条件为：温度25℃～35℃条件下以转速600r/min～800r/min搅拌30min～60min，以达到乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液在液体石蜡-煤油混合液中均匀分散的目的，有利于提高乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液的助磨作用与液体石蜡-煤油混合液的包裹作用。
本发明所述具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的使用方法为：
将钢渣与钢渣改性剂混合后，进行粉磨。钢渣改性剂用量为钢渣质量的1.0％。
本发明利用钢渣改性剂中乙二醇(5.0％～20.0％)、三异丙醇胺(5.0％～20.0％)和三乙醇胺(5.0％～20.0％)根据相似相容的原理形成具有助磨性能的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液，利用其具有的表面活性剂分子，在待磨钢渣表面形成一个单分子吸附薄膜，在粉碎过程中钢渣断裂，在其断裂面上产生的游离电价键与钢渣助磨剂提供的离子或分子进行中和，以达到消除或减弱钢渣微粉聚集趋势，以及阻止断裂面复合。而且，本发明钢渣改性剂吸附于钢渣表面，利用其对钢渣的润湿作用和吸附作用，降低钢渣表面自由能，削弱钢渣晶粒间合力，产生挤开裂缝应力，以达到破坏钢渣硬度的作用，使钢渣更易磨。本发明钢渣改性剂中液体石蜡(35.0％～70.0％)和煤油(15.0％～50.0％)，根据相似相容的原理形成具有渗透性能的液体石蜡-煤油混合液，一方面石蜡-煤油混合液可以进一步提高乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液的分散性，增加其作用钢渣的接触表面积，提高助磨效果；另一方面石蜡-煤油混合液具有渗透性在助磨破碎后钢渣超微粉表面形成有机包裹层，降低钢渣超微粉的团聚，提高改性钢渣超微粉的分散效果、阻止团聚，以达到与其他材料良好的相容性目的。
与现有技术相比，本发明利用乙二醇(5.0％～20.0％)、三异丙醇胺(5.0％～20.0％)和三乙醇胺(5.0％～20.0％)、液体石蜡(35.0％～70.0％)与煤油(15.0％～50.0％)进行复合，并且对搅拌温度、搅拌速度和搅拌时间进行控制，获得具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣复合剂，对于提高钢渣的易磨性及分散性均有明显的效果。而且，本发明提供的钢渣改性剂可降低钢渣粉磨能耗，生产过程环保无污染，而且，成分简单，成本低，实现经济性与环保性的统一，具有明显的经济效益和社会效益，有利于钢渣超微粉推广应用。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明，本发明实施例中：乙二醇为分析纯；所述三异丙醇胺为分析纯；所述三乙醇胺为分析纯；所述液体石蜡为工业纯；所述煤油为工业纯。以上产品均为市售。
实施例1
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速900r/min搅拌80min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速600r/min搅拌110min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速800r/min搅拌40min，获得钢渣改性剂。
实施例2
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速700r/min搅拌120min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速900r/min搅拌90min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)最后将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速600r/min搅拌60min，获得钢渣改性剂。
实施例3
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速500r/min搅拌100min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速1000r/min搅拌70min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速700r/min搅拌30min，获得钢渣复合剂。
实施例4
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速800r/min搅拌60min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速700r/min搅拌110min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速600r/min搅拌50min，获得钢渣改性剂。
实施例5
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速1000r/min搅拌120min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速800r/min搅拌70min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速800r/min搅拌50min，获得钢渣改性剂。
实施例6
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速600r/min搅拌80min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速500r/min搅拌90min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速700r/min搅拌60min，获得钢渣复合剂。
以申请号为201811151719.x的专利《改善颗粒聚集的钢渣粉助磨剂及其制备方法》制备100g该助磨剂与本申请进行对比：
对比例1
改善颗粒聚集的钢渣粉助磨剂，由以下质量的原料制成：
其中，复合醇胺中一乙醇胺与丙二醇的质量比1:1；
按照先后顺序依次加入上述质量的水、工业盐、大苏打、亚硝酸钠、尿素、复合醇胺为一乙醇胺与丙二醇(质量比1:1)、甘油、糖，待上述物料全部加入且充分溶解后获得钢渣粉助磨剂。
对比例2
改善颗粒聚集的钢渣粉助磨剂，由以下质量的原料制成
复合醇胺为质量比1:1的一乙醇胺与丙二醇；按照先后顺序依次加入上述质量的水、工业盐、大苏打、亚硝酸钠、尿素、复合醇胺、甘油、糖，待上述物料全部加入且充分溶解后获得钢渣粉助磨剂。
对比例3
一种钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
液体石蜡50.0g
煤油50.0g
所述钢渣改性剂的制备方法为：将上述配方量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速500r/min搅拌90min，获得液体石蜡-煤油混合液。然后，将液体石蜡-煤油混合液利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速700r/min搅拌60min，获得钢渣改性剂。
对比例4
一种钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
乙二醇40.0g
三异丙醇胺40.0g
三乙醇胺20.0g。
所述钢渣改性剂的制备方法为：将上述配方量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速600r/min搅拌80min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。其次将乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速700r/min搅拌60min，获得钢渣复合剂。
对比例5
一种钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
所述钢渣改性剂的制备方法为：将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速800r/min搅拌60min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液；将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速700r/min搅拌85min，获得液体石蜡-煤油混合液；将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速800r/min搅拌45min，获得钢渣改性剂。
对比例6
一种钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
所述钢渣改性剂的制备方法为：将上述质量的乙二醇与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度35℃下以转速1000r/min搅拌70min，获得乙二醇-三乙醇胺混合液；将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速800r/min搅拌90min，获得液体石蜡-煤油混合液；将上述获得的乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度30℃下以转速700r/min搅拌40min，获得钢渣改性剂。
对比例7
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂,由以下质量的原料制成：
一种具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述质量的乙二醇、三异丙醇胺与三乙醇胺进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度20℃下以转速600r/min搅拌80min，获得乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液。
2)将上述质量的液体石蜡与煤油进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度40℃下以转速300r/min搅拌90min，获得液体石蜡-煤油混合液。
3)将乙二醇-三异丙醇胺-三乙醇胺混合液与液体石蜡-煤油混合液进行混合后，利用恒温磁力搅拌器在温度25℃下以转速700r/min搅拌100min，获得钢渣改性剂。
本发明实施例1～6制备的钢渣改性剂与对比例1～2钢渣粉助磨剂及对比例3～7钢渣改性剂，均用于处理同一钢种相同条件下产生的钢渣。处理方法为：
将500g粒径小于5mm的钢渣与分别与5g本发明实施例1～6制备的钢渣改性剂或5g对比例1～2钢渣粉助磨剂或对比例3～7钢渣改性剂进行混合后，均利用变频行星式球磨机在相同条件下以转速800r/min进行粉磨120min，获得改性钢渣超微粉。采用ls-pop(9)型激光粒度仪测试改性钢渣超微粉的粒度分布如下表1。
表1改性钢渣超微粉的粒度分布
本发明针对粒径5mm以下的钢渣,在相同的实验条件下对比本发明实施例1～实施例6和对比例1-6对钢渣的分散情况，从得到的表1可以看出本发明实施例1～实施例6的改性钢渣超微粉粒度分布远远优于对比例1-7的改性钢渣超微粉粒度分布，说明所发明的具有结构助磨和表面包裹作用的钢渣复合剂，可以大幅提高改性钢渣超微粉的粒度分布。