一种用于加气混凝土钙质材料的钢渣微粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业固体废弃物及钢渣高效综合利用处置技术领域，具体涉及一种用 于加气混凝土钙质材料的钢渣微粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国钢铁工业的迅速发展，钢产量不断提高，同时伴随钢铁冶炼过程的废渣 产生量也逐年攀升。据统计，仅2013年，我国钢渣产生量就高达1. 01亿t，而钢渣综合利用 率仅为30%。截止目前，我国钢渣总堆存量已超过10亿t，这不仅对周边生态环境造成严 重破坏，占用大量土地资源，也成为制约我国新型工业化发展的重大难题。因此，解决数量 庞大的钢渣堆存问题，实现钢渣高效资源化利用，已成为钢铁行业打造循环经济产业链，实 现工业转型升级的关键问题。
[0003]目前，国外在钢渣整体利用水平上较为完善。一方面，国外钢铁冶炼技术较为成 熟和先进，在钢渣产生量上控制严格；另一方面，钢渣整体再利用多以路基材料或集料为 主，利用率基本达到100%。相比之下，我国钢渣堆存量庞大，成分更为复杂，有价元素含 量较高，粗放式地简单利用不能有效缓解严重的堆存现状，同时产品附加值较低，造成了资 源的严重浪费。近年来，我国对钢渣制备辅助胶凝材料以及新型建筑材料研究较多，但由 于钢渣活性差及体积稳定性等问题，应用规模十分有限。为提高钢渣反应活性，国内外学 者做过大量研究：利用高温蒸养条件改善钢渣结构与成分，提高钢渣水泥或混凝土制品的 早期强度；通过高温急冷保证钢渣中胶凝矿物相的活性；采用粉磨设备（辊压机、立磨、球 磨机、气流磨等）对钢渣进行充分粉磨，并辅以磁选和筛选分离回收有价金属成分，从而提 高钢渣的胶凝性能。此外，还有一些专家提出了关于热态钢渣改性的新型处置方法（如 CN201110326107. 1，CN201210303171. 2)，即利用高温态钢渣与校正材料的化合反应提高钢 渣中活性组分，优化矿物相结构体系。但在实际生产应用中，都存在技术不成熟，配套设备 不完善，改性材料成分波动大，工业化操作水平较低等问题，目前还没有得到大规模推广和 应用。
[0004] 为了解决上述钢渣利用中存在的问题，本发明主要针对现有堆存量庞大的钢渣， 根据钢渣颗粒特性及有价金属存在形式，通过利用机械与化学共激发技术，改善钢渣的致 密度，提高并激发钢渣的活性组分，进而制备出一种适用于加气混凝土钙质材料的钢渣微 粉，从而拓展了钢渣的利用途径，实现其资源化大规模利用，同时产生显著的经济、环境和 社会效益。
【发明内容】
[0005] 本发明一种用于加气混凝土钙质材料的钢渣微粉及其制备方法，其目的在于解决 钢渣堆存所造成的环境污染及占用大量土地的问题，实现钢渣的高效资源化及大规模利 用，推进钢铁行业产业结构调整与转型升级。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种用于加气混凝土钙质材料的钢渣微粉的制备 方法，包括如下步骤：
[0007] 1)预破碎和多级磁选
[0008] 首先，利用起重电磁铁分离钢渣中的大块金属铁，然后，将钢渣送入预破碎和磁选 系统，通过破碎机多级递减钢渣颗粒表面能以及对粒子铁进行分离和磁选回收，提高钢渣 的易磨性及金属铁回收率，制备得到粒径< 5mm的钢渣细颗粒，进入下一道工序；
[0009] 2)辊压机系统与精细化选粉
[0010] 将步骤1)得到的钢渣细颗粒经静态选粉机打散、分级后，通过辊压机系统循环递 减颗粒表面能，进行钢渣细颗粒的高效粉磨，并由静态选粉机分选出比表面积多l〇〇m2/kg 的钢渣细粉进入精细化选粉系统，再通过高效分级式选粉和干式选粉，进行高密度、大粒径 金属颗粒与活性矿物微粉的分离，以及活性矿物微粉的富集回收，其中，金属颗粒通过干式 选粉机富集在有价金属微粉中，比表面积多150m2/kg活性矿物微粉风选进入袋式收尘器富 集，并进入球磨机系统进一步活化处置；
[0011] 3)球磨机深度加工及微粉化学改性
[0012] 经收尘器富集的活性矿物微粉送入球磨机开路系统进行表面修型及机械活化，同 时通过掺入外加剂和调节剂，利用机械与化学共激发对钢渣微粉进行颗粒形貌及成分改 性，得到比表面积彡450m2/kg、比重2. 9~3. 2、活性指数达到S65的高活性钢渣微粉。
[0013] 具体的，步骤1)中，所述预破碎和磁选系统包括粗破碎机、细破碎机、振动筛和磁 选设备。其中，设备规格及物料循环次数可根据钢渣种类及颗粒特性进行匹配调整。
[0014] 具体的，步骤2)中，所述辊压机系统包括静态选粉机、中间仓、辊压机和斗式提升 机。
[0015] 具体的，步骤2)中，所述精细化选粉系统包括分级式选粉机、干式选粉机和袋式 收尘器。优选的，可选干式选粉机型号为TS1050- 2400。
[0016] 具体的，步骤3)中，所述球磨机开路系统包括球磨机、外加剂喷入装置和调节料 仓。优选的，球磨机具有特殊磨内结构（ZL201120371290. 2)，粉磨效率较高。
[0017] 具体的，步骤3)中，所述外加剂选自氢氧化钠、三乙醇胺、氯化钙、硅酸钠中的任 意一种或多种的混合，掺量为〇.5~1. 5wt%。调节剂为二水石膏，掺量为3~5wt%。优 选的，还添加辅助钙质材料，所述辅助钙质材料选自生石灰、矿渣中的任意一种或多种的混 合，掺量为5~15wt%。
[0018] 具体的，步骤1)中，所述钢渣为热闷、水淬、热泼或风淬产生的钢渣。
[0019] 本发明还提供了根据上述制备方法制备得到的钢渣微粉。
[0020] 本发明的有关机理解释：
[0021] 钢渣的主要成份为CaO,Si02,Fe203,MgO,主要矿物相为C2S，C3S，R0固溶体以及钙 铁相，另外还有少量(^^，f-CaO,方镁石等。本工艺在钢渣预破碎和磁选基础上，采用一级 辊压机闭路循环，充分结合钢渣特性与机械能、化学能、表面能的共性匹配，使钢渣各矿物 相组分实现高度分离，通过精细化高效干式选粉机的多级相分离技术，回收提取钢渣中的 R0固溶体以及钙铁相等高密度金属矿物，使钢渣微粉的易磨性及活性组分比例得到大幅提 高；利用二级开路球磨系统对钢渣微粉进行深度加工，通过外加剂和调节剂的掺入，促进钢 渣中玻璃体的解聚，进一步提高钢渣活性组分的发挥；此外，特殊的磨内结构改善了钢渣微 粉的颗粒特性，优化了颗粒形貌及级配，提高了微粉比表面积，降低了标准稠度需水量，满 足其作为加气混凝土钙质材料的性能要求。
[0022] 优势及特点
[0023] 1、本发明制备工艺简单，运行效率高，产品性能稳定。通过充分利用辊压机循环系 统的破碎功，大幅提高了粉磨效率，降低了系统能耗。
[0024] 2、多级磁选和精细化干式选粉相结合，能够有效分选出钢渣中的有价金属矿物 相，同时降低钢渣微粉的比重，提高钢渣在建筑墙体材料中的应用水平，带来较高的经济附 加值。
[0025] 3、通过球磨机开路系统的深度加工，利用机械与化学共激发技术，使钢渣微粉活 性得到提高，颗粒特性得到优化，用于取代钙质材料制备加气混凝土具有强度高、保温性能 好、吸水率低等优点，对新型节能建筑材料的发展具有推动作用。