一種用于加氣混凝土鈣質(zhì)材料的鋼渣微粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物及鋼渣高效綜合利用處置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用 于加氣混凝土鈣質(zhì)材料的鋼渣微粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼產(chǎn)量不斷提高，同時(shí)伴隨鋼鐵冶煉過程的廢渣 產(chǎn)生量也逐年攀升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2013年，我國鋼渣產(chǎn)生量就高達(dá)1. 01億t，而鋼渣綜合利用 率僅為30%。截止目前，我國鋼渣總堆存量已超過10億t，這不僅對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán) 重破壞，占用大量土地資源，也成為制約我國新型工業(yè)化發(fā)展的重大難題。因此，解決數(shù)量 龐大的鋼渣堆存問題，實(shí)現(xiàn)鋼渣高效資源化利用，已成為鋼鐵行業(yè)打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí) 現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵問題。
[0003]目前，國外在鋼渣整體利用水平上較為完善。一方面，國外鋼鐵冶煉技術(shù)較為成 熟和先進(jìn)，在鋼渣產(chǎn)生量上控制嚴(yán)格；另一方面，鋼渣整體再利用多以路基材料或集料為 主，利用率基本達(dá)到100%。相比之下，我國鋼渣堆存量龐大，成分更為復(fù)雜，有價(jià)元素含 量較高，粗放式地簡單利用不能有效緩解嚴(yán)重的堆存現(xiàn)狀，同時(shí)產(chǎn)品附加值較低，造成了資 源的嚴(yán)重浪費(fèi)。近年來，我國對鋼渣制備輔助膠凝材料以及新型建筑材料研究較多，但由 于鋼渣活性差及體積穩(wěn)定性等問題，應(yīng)用規(guī)模十分有限。為提高鋼渣反應(yīng)活性，國內(nèi)外學(xué) 者做過大量研究：利用高溫蒸養(yǎng)條件改善鋼渣結(jié)構(gòu)與成分，提高鋼渣水泥或混凝土制品的 早期強(qiáng)度；通過高溫急冷保證鋼渣中膠凝礦物相的活性；采用粉磨設(shè)備（輥壓機(jī)、立磨、球 磨機(jī)、氣流磨等）對鋼渣進(jìn)行充分粉磨，并輔以磁選和篩選分離回收有價(jià)金屬成分，從而提 高鋼渣的膠凝性能。此外，還有一些專家提出了關(guān)于熱態(tài)鋼渣改性的新型處置方法（如 CN201110326107. 1，CN201210303171. 2)，即利用高溫態(tài)鋼渣與校正材料的化合反應(yīng)提高鋼 渣中活性組分，優(yōu)化礦物相結(jié)構(gòu)體系。但在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，都存在技術(shù)不成熟，配套設(shè)備 不完善，改性材料成分波動(dòng)大，工業(yè)化操作水平較低等問題，目前還沒有得到大規(guī)模推廣和 應(yīng)用。
[0004] 為了解決上述鋼渣利用中存在的問題，本發(fā)明主要針對現(xiàn)有堆存量龐大的鋼渣， 根據(jù)鋼渣顆粒特性及有價(jià)金屬存在形式，通過利用機(jī)械與化學(xué)共激發(fā)技術(shù)，改善鋼渣的致 密度，提高并激發(fā)鋼渣的活性組分，進(jìn)而制備出一種適用于加氣混凝土鈣質(zhì)材料的鋼渣微 粉，從而拓展了鋼渣的利用途徑，實(shí)現(xiàn)其資源化大規(guī)模利用，同時(shí)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和 社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一種用于加氣混凝土鈣質(zhì)材料的鋼渣微粉及其制備方法，其目的在于解決 鋼渣堆存所造成的環(huán)境污染及占用大量土地的問題，實(shí)現(xiàn)鋼渣的高效資源化及大規(guī)模利 用，推進(jìn)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于加氣混凝土鈣質(zhì)材料的鋼渣微粉的制備 方法，包括如下步驟：
[0007] 1)預(yù)破碎和多級磁選
[0008] 首先，利用起重電磁鐵分離鋼渣中的大塊金屬鐵，然后，將鋼渣送入預(yù)破碎和磁選 系統(tǒng)，通過破碎機(jī)多級遞減鋼渣顆粒表面能以及對粒子鐵進(jìn)行分離和磁選回收，提高鋼渣 的易磨性及金屬鐵回收率，制備得到粒徑< 5mm的鋼渣細(xì)顆粒，進(jìn)入下一道工序；
[0009] 2)輥壓機(jī)系統(tǒng)與精細(xì)化選粉
[0010] 將步驟1)得到的鋼渣細(xì)顆粒經(jīng)靜態(tài)選粉機(jī)打散、分級后，通過輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)遞 減顆粒表面能，進(jìn)行鋼渣細(xì)顆粒的高效粉磨，并由靜態(tài)選粉機(jī)分選出比表面積多l(xiāng)〇〇m2/kg 的鋼渣細(xì)粉進(jìn)入精細(xì)化選粉系統(tǒng)，再通過高效分級式選粉和干式選粉，進(jìn)行高密度、大粒徑 金屬顆粒與活性礦物微粉的分離，以及活性礦物微粉的富集回收，其中，金屬顆粒通過干式 選粉機(jī)富集在有價(jià)金屬微粉中，比表面積多150m2/kg活性礦物微粉風(fēng)選進(jìn)入袋式收塵器富 集，并進(jìn)入球磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步活化處置；
[0011] 3)球磨機(jī)深度加工及微粉化學(xué)改性
[0012] 經(jīng)收塵器富集的活性礦物微粉送入球磨機(jī)開路系統(tǒng)進(jìn)行表面修型及機(jī)械活化，同 時(shí)通過摻入外加劑和調(diào)節(jié)劑，利用機(jī)械與化學(xué)共激發(fā)對鋼渣微粉進(jìn)行顆粒形貌及成分改 性，得到比表面積彡450m2/kg、比重2. 9~3. 2、活性指數(shù)達(dá)到S65的高活性鋼渣微粉。
[0013] 具體的，步驟1)中，所述預(yù)破碎和磁選系統(tǒng)包括粗破碎機(jī)、細(xì)破碎機(jī)、振動(dòng)篩和磁 選設(shè)備。其中，設(shè)備規(guī)格及物料循環(huán)次數(shù)可根據(jù)鋼渣種類及顆粒特性進(jìn)行匹配調(diào)整。
[0014] 具體的，步驟2)中，所述輥壓機(jī)系統(tǒng)包括靜態(tài)選粉機(jī)、中間倉、輥壓機(jī)和斗式提升 機(jī)。
[0015] 具體的，步驟2)中，所述精細(xì)化選粉系統(tǒng)包括分級式選粉機(jī)、干式選粉機(jī)和袋式 收塵器。優(yōu)選的，可選干式選粉機(jī)型號為TS1050- 2400。
[0016] 具體的，步驟3)中，所述球磨機(jī)開路系統(tǒng)包括球磨機(jī)、外加劑噴入裝置和調(diào)節(jié)料 倉。優(yōu)選的，球磨機(jī)具有特殊磨內(nèi)結(jié)構(gòu)（ZL201120371290. 2)，粉磨效率較高。
[0017] 具體的，步驟3)中，所述外加劑選自氫氧化鈉、三乙醇胺、氯化鈣、硅酸鈉中的任 意一種或多種的混合，摻量為〇.5~1. 5wt%。調(diào)節(jié)劑為二水石膏，摻量為3~5wt%。優(yōu) 選的，還添加輔助鈣質(zhì)材料，所述輔助鈣質(zhì)材料選自生石灰、礦渣中的任意一種或多種的混 合，摻量為5~15wt%。
[0018] 具體的，步驟1)中，所述鋼渣為熱悶、水淬、熱潑或風(fēng)淬產(chǎn)生的鋼渣。
[0019] 本發(fā)明還提供了根據(jù)上述制備方法制備得到的鋼渣微粉。
[0020] 本發(fā)明的有關(guān)機(jī)理解釋：
[0021] 鋼渣的主要成份為CaO,Si02,Fe203,MgO,主要礦物相為C2S，C3S，R0固溶體以及鈣 鐵相，另外還有少量(^^，f-CaO,方鎂石等。本工藝在鋼渣預(yù)破碎和磁選基礎(chǔ)上，采用一級 輥壓機(jī)閉路循環(huán)，充分結(jié)合鋼渣特性與機(jī)械能、化學(xué)能、表面能的共性匹配，使鋼渣各礦物 相組分實(shí)現(xiàn)高度分離，通過精細(xì)化高效干式選粉機(jī)的多級相分離技術(shù)，回收提取鋼渣中的 R0固溶體以及鈣鐵相等高密度金屬礦物，使鋼渣微粉的易磨性及活性組分比例得到大幅提 高；利用二級開路球磨系統(tǒng)對鋼渣微粉進(jìn)行深度加工，通過外加劑和調(diào)節(jié)劑的摻入，促進(jìn)鋼 渣中玻璃體的解聚，進(jìn)一步提高鋼渣活性組分的發(fā)揮；此外，特殊的磨內(nèi)結(jié)構(gòu)改善了鋼渣微 粉的顆粒特性，優(yōu)化了顆粒形貌及級配，提高了微粉比表面積，降低了標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，滿 足其作為加氣混凝土鈣質(zhì)材料的性能要求。
[0022] 優(yōu)勢及特點(diǎn)
[0023] 1、本發(fā)明制備工藝簡單，運(yùn)行效率高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。通過充分利用輥壓機(jī)循環(huán)系 統(tǒng)的破碎功，大幅提高了粉磨效率，降低了系統(tǒng)能耗。
[0024] 2、多級磁選和精細(xì)化干式選粉相結(jié)合，能夠有效分選出鋼渣中的有價(jià)金屬礦物 相，同時(shí)降低鋼渣微粉的比重，提高鋼渣在建筑墻體材料中的應(yīng)用水平，帶來較高的經(jīng)濟(jì)附 加值。
[0025] 3、通過球磨機(jī)開路系統(tǒng)的深度加工，利用機(jī)械與化學(xué)共激發(fā)技術(shù)，使鋼渣微粉活 性得到提高，顆粒特性得到優(yōu)化，用于取代鈣質(zhì)材料制備加氣混凝土具有強(qiáng)度高、保溫性能 好、吸水率低等優(yōu)點(diǎn)，對新型節(jié)能建筑材料的發(fā)展具有推動(dòng)作用。