一種用于加氣混凝土鈣質材料的鋼渣微粉及其制備方法
【技術領域】
[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領域，具體涉及一種用 于加氣混凝土鈣質材料的鋼渣微粉及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鋼產量不斷提高，同時伴隨鋼鐵冶煉過程的廢渣 產生量也逐年攀升。據(jù)統(tǒng)計，僅2013年，我國鋼渣產生量就高達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 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)經濟產業(yè)鏈，實 現(xiàn)工業(yè)轉型升級的關鍵問題。
[0003]目前，國外在鋼渣整體利用水平上較為完善。一方面，國外鋼鐵冶煉技術較為成 熟和先進，在鋼渣產生量上控制嚴格；另一方面，鋼渣整體再利用多以路基材料或集料為 主，利用率基本達到100%。相比之下，我國鋼渣堆存量龐大，成分更為復雜，有價元素含 量較高，粗放式地簡單利用不能有效緩解嚴重的堆存現(xiàn)狀，同時產品附加值較低，造成了資 源的嚴重浪費。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，應用規(guī)模十分有限。為提高鋼渣反應活性，國內外學 者做過大量研究：利用高溫蒸養(yǎng)條件改善鋼渣結構與成分，提高鋼渣水泥或混凝土制品的 早期強度；通過高溫急冷保證鋼渣中膠凝礦物相的活性；采用粉磨設備（輥壓機、立磨、球 磨機、氣流磨等）對鋼渣進行充分粉磨，并輔以磁選和篩選分離回收有價金屬成分，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提高鋼 渣中活性組分，優(yōu)化礦物相結構體系。但在實際生產應用中，都存在技術不成熟，配套設備 不完善，改性材料成分波動大，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金屬存在形式，通過利用機械與化學共激發(fā)技術，改善鋼渣的致 密度，提高并激發(fā)鋼渣的活性組分，進而制備出一種適用于加氣混凝土鈣質材料的鋼渣微 粉，從而拓展了鋼渣的利用途徑，實現(xiàn)其資源化大規(guī)模利用，同時產生顯著的經濟、環(huán)境和 社會效益。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明一種用于加氣混凝土鈣質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，實現(xiàn)鋼渣的高效資源化及大規(guī)模利 用，推進鋼鐵行業(yè)產業(yè)結構調整與轉型升級。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于加氣混凝土鈣質材料的鋼渣微粉的制備 方法，包括如下步驟：
[0007] 1)預破碎和多級磁選
[0008] 首先，利用起重電磁鐵分離鋼渣中的大塊金屬鐵，然后，將鋼渣送入預破碎和磁選 系統(tǒng)，通過破碎機多級遞減鋼渣顆粒表面能以及對粒子鐵進行分離和磁選回收，提高鋼渣 的易磨性及金屬鐵回收率，制備得到粒徑< 5mm的鋼渣細顆粒，進入下一道工序；
[0009] 2)輥壓機系統(tǒng)與精細化選粉
[0010] 將步驟1)得到的鋼渣細顆粒經靜態(tài)選粉機打散、分級后，通過輥壓機系統(tǒng)循環(huán)遞 減顆粒表面能，進行鋼渣細顆粒的高效粉磨，并由靜態(tài)選粉機分選出比表面積多l(xiāng)〇〇m2/kg 的鋼渣細粉進入精細化選粉系統(tǒng)，再通過高效分級式選粉和干式選粉，進行高密度、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 選粉機富集在有價金屬微粉中，比表面積多150m2/kg活性礦物微粉風選進入袋式收塵器富 集，并進入球磨機系統(tǒng)進一步活化處置；
[0011] 3)球磨機深度加工及微粉化學改性
[0012] 經收塵器富集的活性礦物微粉送入球磨機開路系統(tǒng)進行表面修型及機械活化，同 時通過摻入外加劑和調節(jié)劑，利用機械與化學共激發(fā)對鋼渣微粉進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)達到S65的高活性鋼渣微粉。
[0013] 具體的，步驟1)中，所述預破碎和磁選系統(tǒng)包括粗破碎機、細破碎機、振動篩和磁 選設備。其中，設備規(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行匹配調整。
[0014] 具體的，步驟2)中，所述輥壓機系統(tǒng)包括靜態(tài)選粉機、中間倉、輥壓機和斗式提升 機。
[0015] 具體的，步驟2)中，所述精細化選粉系統(tǒng)包括分級式選粉機、干式選粉機和袋式 收塵器。優(yōu)選的，可選干式選粉機型號為TS1050- 2400。
[0016] 具體的，步驟3)中，所述球磨機開路系統(tǒng)包括球磨機、外加劑噴入裝置和調節(jié)料 倉。優(yōu)選的，球磨機具有特殊磨內結構（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%。調節(jié)劑為二水石膏，摻量為3~5wt%。優(yōu) 選的，還添加輔助鈣質材料，所述輔助鈣質材料選自生石灰、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、熱潑或風淬產生的鋼渣。
[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)明的有關機理解釋：
[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。本工藝在鋼渣預破碎和磁選基礎上，采用一級 輥壓機閉路循環(huán)，充分結合鋼渣特性與機械能、化學能、表面能的共性匹配，使鋼渣各礦物 相組分實現(xiàn)高度分離，通過精細化高效干式選粉機的多級相分離技術，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)對鋼渣微粉進行深度加工，通過外加劑和調節(jié)劑的摻入，促進鋼 渣中玻璃體的解聚，進一步提高鋼渣活性組分的發(fā)揮；此外，特殊的磨內結構改善了鋼渣微 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，降低了標準稠度需水量，滿 足其作為加氣混凝土鈣質材料的性能要求。
[0022] 優(yōu)勢及特點
[0023] 1、本發(fā)明制備工藝簡單，運行效率高，產品性能穩(wěn)定。通過充分利用輥壓機循環(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、多級磁選和精細化干式選粉相結合，能夠有效分選出鋼渣中的有價金屬礦物 相，同時降低鋼渣微粉的比重，提高鋼渣在建筑墻體材料中的應用水平，帶來較高的經濟附 加值。
[0025] 3、通過球磨機開路系統(tǒng)的深度加工，利用機械與化學共激發(fā)技術，使鋼渣微粉活 性得到提高，顆粒特性得到優(yōu)化，用于取代鈣質材料制備加氣混凝土具有強度高、保溫性能 好、吸水率低等優(yōu)點，對新型節(jié)能建筑材料的發(fā)展具有推動作用。