本发明属于钢渣超微粉制备技术领域，具体涉及一种高吸油值的改性钢渣超微粉及其制备方法。
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15％～20％。钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。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。目前，我国累计堆存钢渣超过10亿吨，大量钢渣的堆存不仅占用空间，而且造成周围环境和地下水污染，如何大规模利用钢渣是迫切需要解决的问题。
利用粉磨技术实现钢渣超微粉化是钢渣利用的主要研究方向，但由于钢渣易磨性差，导致钢渣粉磨效果不佳。同时钢渣具有的无机特性导致其与有机物复合时容易出现有机/无机的不相容界面，极大降低了材料性能。面对上述问题，利用助磨技术与改性技术对钢渣进行助磨改性处理，实现钢渣超微粉化的同时，提高钢渣表面吸油值，有利于在涂料领域的高附加值应用。
技术实现要素：
为了解决现有钢渣易磨性差难以粉磨、以及钢渣相容性差的问题，本发明提供了一种高吸油值的改性钢渣超微粉及其制备方法，利用钢渣助磨剂与钢渣改性剂对钢渣进行助磨与改性处理，并且对粉磨速度、粉磨时间、搅拌速度、搅拌时间、搅拌温度、烘干温度和烘干时间进行控制，促使钢渣形成超微粉，同时改善其表面性质，提高钢渣超微粉的吸油值。
高吸油值的改性钢渣超微粉，按重量百分比计，包括以下组分：
所述钢渣选自滚筒渣、脱硫渣和热闷渣中至少一种；
所述钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比1:1～3:1～3的混合物，且所述乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯；
所述钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比4～10:1的混合物，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560和kh570中至少一种，且所述硅烷偶联剂和草酸均为工业纯，所述无水乙醇为分析纯。
上述高吸油值的改性钢渣超微粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速600～1000r/min进行粉磨90～120min，得钢渣超微粉；
(2)将步骤(1)中钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在20～35℃下以转速500～800r/min搅拌60～100min，得钢渣超微粉分散液；
(3)将步骤(2)中钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在60～80℃下以转速500～800r/min搅拌60～100min，得改性钢渣超微粉液，经过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在60～80℃下烘干10～16h，即得。
本发明的原理在于：一方面，利用钢渣助磨剂中乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇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。另一方面，钢渣助磨剂吸附于钢渣表面，利用钢渣助磨剂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。另外，用钢渣改性剂中硅烷偶联剂和草酸具有的-oh、-ch2-、c-o-c和-c＝o对钢渣超微粉表面反应，提高钢渣超微粉的吸油值，以到达相容性较好的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中，利用助磨技术和改性技术制备高吸油值的改性钢渣超微粉，不仅解决钢渣易磨性差、钢渣粉磨效果不佳的问题，而且提高钢渣超微粉的吸油值，改善钢渣超微粉的相容性，有利于在涂料领域的应用，且制备方法简单，节能环保。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为脱硫渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比3:2:1的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比6:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh550，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速1000r/min进行粉磨100min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在30℃下以转速500r/min搅拌90min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在70℃下以转速600r/min搅拌100min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在65℃下烘干16h，获得改性钢渣超微粉。
实施例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为滚筒渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比1:2:3的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比10:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh570，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速800r/min进行粉磨90min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在35℃下以转速600r/min搅拌60min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在75℃下以转速700r/min搅拌60min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在80℃下烘干12h，获得改性钢渣超微粉。
实施例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为热闷渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比1:1:1的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比4:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh560，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速600r/min进行粉磨120min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在25℃下以转速800r/min搅拌100min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在60℃下以转速800r/min搅拌80min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在60℃下烘干10h，获得改性钢渣超微粉。
实施例4
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为滚筒渣；钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比1:2:3的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比8:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh560，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速1000r/min进行粉磨110min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在20℃下以转速700r/min搅拌70min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在80℃下以转速500r/min搅拌90min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在75℃下烘干14h，获得改性钢渣超微粉。
实施例5
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为脱硫渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比1:1:1的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比6:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh550，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速800r/min进行粉磨110min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在35℃下以转速500r/min搅拌80min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在65℃下以转速800r/min搅拌70min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在70℃下烘干10h，获得改性钢渣超微粉。
实施例6
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣为热闷渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比3:2:1的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比8:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh570，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速600r/min进行粉磨90min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在25℃下以转速700r/min搅拌90min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在75℃下以转速600r/min搅拌60min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在75℃下烘干14h，获得改性钢渣超微粉。
对比例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣46g
钢渣改性剂2.1g
无水乙醇51.9g；
钢渣为热闷渣，钢渣改性剂为硅烷偶联剂和草酸质量比8:1的混合物，硅烷偶联剂为工业纯kh570，草酸为工业纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣利用变频行星式球磨机以转速600r/min进行粉磨90min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在25℃下以转速700r/min搅拌90min，获得钢渣超微粉分散液。最后将钢渣超微粉分散液与钢渣改性剂混合后，利用恒温磁力搅拌器在75℃下以转速600r/min搅拌60min，获得改性钢渣超微粉液，并将其进行过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在75℃下烘干14h，获得改性钢渣超微粉。
对比例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣46g
钢渣助磨剂1.0g
无水乙醇53g；
钢渣为热闷渣，钢渣助磨剂为乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇质量比3:2:1的混合物，乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇均为分析纯，无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣与钢渣助磨剂混合后，利用变频行星式球磨机以转速600r/min进行粉磨90min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在25℃下以转速700r/min搅拌90min，获得钢渣超微粉分散液，并将其过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在75℃下烘干14h，获得改性钢渣超微粉。
对比例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
钢渣46g
无水乙醇54g；
钢渣为热闷渣；无水乙醇为分析纯。
首先将钢渣利用变频行星式球磨机以转速600r/min进行粉磨90min，获得钢渣超微粉。其次将钢渣超微粉与无水乙醇混合后，利用恒温磁力搅拌器在25℃下以转速700r/min搅拌90min，获得钢渣超微粉分散液，并将其过滤、超声洗涤后，利用恒温干燥箱在75℃下烘干14h，获得改性钢渣超微粉。
对实施例1～6及对比例1～3制备的改性钢渣超微粉，进行性能检测，结果如表1所示，其中采用ls-pop(9)型激光粒度仪测试改性钢渣超微粉的粒度分布，依据《颜料吸油量的测定》(gb5211.15-1988)测试改性钢渣超微粉的吸油值。
表1.改性钢渣超微粉的粒度分布与吸油值
以上实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。