[发明专利]一种钢渣超细粉体及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超细粉体材料及其制备方法。

背景技术

超细粉体材料是化工、轻工、建材、冶金、能源等工业不可缺少的原料之一，质量优良 的超细粉体材料对复合材料的性能可以起到极大的提升作用，这已是不争的事实，故市场上 有人把粉体产品取名为“点金粉”。目前我国工业化生产的超细微粉绝大多数是由机械粉碎 (气流粉碎)方法制成的，其生产过程能耗高，粉尘和噪声对环境污染极大，而且粒径越小 ，造价越高，目前还存在着分级不准确等技术困难，且由粉碎工艺生产的粉体颗粒比表面较 小，应用于聚合物中的接触面小，效果发挥不能令人满意。同时，目前超细粉体的生产原料 主要依靠消耗天然矿物，受矿产资源和地域限制，人工合成的很少。

目前市场所售超细碳酸钙2500～3500元/t，炭黑4000～7700元/t，白炭黑4000～30500元 /t，进口材料价格更是价格昂贵，且每年都在攀升。

钢渣中的主要矿物为C3S、γ-C2S、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石等，由于这些矿物发育 完整，且伴随一定量的磷，同时在这些矿物形成过程中溶入了较多的FeO、MgO等，使得钢渣 的活性低于矿渣等其他掺合料，应用受到极大限制。中国是目前世界上第一大钢铁产量国， 2008年中国粗钢产量为5亿t，钢渣产生率为钢产量的8％～15％，达7000万吨。现在钢渣除部 分在建材、公路建设、农业等领域应用外，绝大多数为露天堆放，旧渣无法消化，新渣不断 增生，既占用了大量耕地，又污染水源，带来巨大的环境污染，严重影响社会的可持续发展 战略。目前，有人已将钢渣在水泥、混凝土中利用，但效果甚微，钢渣掺量约为10～25％， 利用率低，且附加值低。因此，需要开发一条钢渣利用的新途径。而目前尚无利用钢渣制备 水化硅酸钙粉体及作为超细粉体填料的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢渣超细粉体及其生产方法，要解决现有的超细粉体材料生产 受天然矿产资源和地域限制大，生产耗能高的技术问题；并解决钢渣的废物利用及环境保护 的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种钢渣超细粉体，它是由以下重量百分比的原料配制成混合物，再经水热反应后过 滤、烘干而成的水化硅酸钙超细粉体；

磨细钢渣粉        75％～82.5％；

磨细石英砂        17.5％～21.8％；

磨细生石灰        0～3.2％；

上述三种原料所配制成的混合物中CaO和SiO₂的摩尔比例为1～1.5∶1。

所述磨细钢渣粉的粒径小于0.3mm。

所述磨细石英砂粉和磨细生石灰粉的粒径小于0.3mm。

这种钢渣超细粉体的生产方法，其特征在于步骤如下：

步骤a、将块状钢渣破碎至粒径小于5mm的颗粒，粉磨45min～135min，粉磨后筛分出小 于0.3mm的颗粒，得到磨细钢渣粉；将石英砂和生石灰粉磨30min～90min，粉磨后筛分出小 于0.3mm的颗粒，得到磨细石英砂和磨细生石灰；

步骤b、将磨细后的钢渣作成分分析；

步骤c、将磨细钢渣作为主要原料，并根据钢渣的成分掺加磨细石英砂或磨细石英砂和 磨细生石灰的混合物，将原料中的CaO和SiO₂的摩尔比例调整为1～1.5∶1；

步骤d、按水固比为4～20∶1将步骤b中的原料与水混合，在密闭的水热反应釜中于100 ～200℃下加热反应3～24小时，反应结束后过滤、烘干得到水化硅酸钙超细粉体。

步骤c中将原料中的CaO和SiO₂的摩尔比例调整为1∶1。

所述步骤d中的水固比可为5∶1。

所述步骤d在水热反应时加以搅拌，转速在350～600r/min之间。

所述步骤d中制备的水化硅酸钙超细粉体为无定形的CSH凝胶，或是无定形的CSH凝胶和 结晶度较低的CSH(B)的混合物，或者无定形的CSH凝胶和结晶度较低的CSH(B)凝胶和托 贝莫来石前驱体的混合物。

所述步骤d中制备的水化硅酸钙超细粉体的粒径在0.05μm～5μm之间。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：