[发明专利]一种基于改性钢渣的多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢渣材料技术领域，具体涉及一种基于改性钢渣的多孔材料及其制备方法。

背景技术

炉渣是钢铁企业主要固体废物，随着节能减排和环保要求的不断提高，钢铁企业降本增效的压力也不断增加。炉渣中炼铁炉渣占钢产量的25-30％，炼钢炉渣占钢产量的11-15％，其中钢渣的利用还不是很充分，多数任然处于简单堆存和任意排放状态，因此钢渣的回收再利用关系到钢铁行业和环境的发展。

钢渣的主要化学成分有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、三氧化二铁、氧化镁、氧化锰、五氧化二磷等，钢渣处于高碱性炉渣，根据钢渣的反应特征可分为氧化性炉渣和还原性炉渣，其中氧化性炉渣含有大量的高密度化合物，强度较高，质地坚硬，难破碎，较难磨碎，具有水硬胶凝性能，长期放置会膨胀风化成粉，不稳定。目前研究表明，钢渣可用于回收废钢、做烧结矿熔剂、用于建筑材料、作农肥和酸性土壤改良剂、环保治理和制备微晶玻璃等方面进行资源化利用，但是由于钢渣的易磨性较差，水化活性较低，增加了钢渣的再利用难度，因此对钢渣进行改性处理显得十分必要。

中国专利CN 103819104B公开的一种矿渣、钢渣助磨活化剂，该助磨活化剂中含有乳糖、丙二醇、乙二醇、聚酰胺、油酸、元明粉、烧碱和复合助剂，该复合助剂中包括凹凸棒土、叶腊石、伊利石经酸处理和高温处理形成颗粒，再与聚丙烯酸钠、吐温、海藻酸钠和羧甲基淀粉研磨，再与木质素磺酸钙、硬脂酸钙、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、玉石粉球磨制成。该助磨活化剂添加入矿渣或者钢渣中，通过球磨、立磨和辊压机作用，使矿渣或者钢渣细化，该助磨活化剂中含有多种表面活性剂，可以降低矿渣和钢渣的表面自由能，防止团聚接团，并利用软化剂使矿渣和钢渣软化易磨。但是该方法制备的助磨活化剂组成复杂，含有多种石材，制备工艺较为复杂，成本较高，不适于矿渣的大面积处理。本发明将无机盐作为主要材料，在降低钢渣助磨活化的同时，降低助磨活化剂的成本，实现钢铁产业的降本增效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于改性钢渣的多孔材料及其制备方法，利用有机溶液制备钢渣助磨活化剂，使钢渣粒度小，活性大，再与粉煤灰、粘土和聚苯乙烯颗粒混合烧结得到孔隙率适中、机械强度好的多孔材料，本发明制备的助磨活化剂显著提高钢渣及其复合材料的性能，提高了钢渣的使用领域。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于改性钢渣的多孔材料，所述基于改性钢渣的多孔材料的原料为改性钢渣，所述改性钢渣是钢渣经钢渣助磨活化剂处理得到，所述基于改性钢渣的多孔材料经由改性钢渣研磨细化后与粉煤灰、造孔剂、粘土混合烧结而成，所述钢渣助磨活化剂包括二元醇化合物、多元醇胺盐酸盐、钙盐或者钠盐、冰醋酸和水构成，所述钢渣助磨活化剂的组分，按照重量份计，包括：二元醇化合物5-20份，多元醇胺盐酸盐2-10份，钙盐或者钠盐10-20份，冰醋酸0-2份，余量为水。

作为一种技术方案的优选，所述二元醇化合物为三乙二醇，1,4-丁二醇，新戊二醇中的一种或多种。

作为一种技术方案的优选，所述多元醇胺盐酸盐为三乙醇胺盐酸盐和三异丙醇胺盐酸盐中的一种或者两种。

作为一种技术方案的优选，所述有机醇胺化合物为二乙烯三胺、氨基乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、一乙醇二异丙醇胺中的一种或多种。

作为一种技术方案的优选，所述钙盐或钠盐为乙酸钙、甲酸钙、乙酸钠、甲酸钠、硫代硫酸钠中的一种或多种。

本发明还提供一种基于改性钢渣的多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钙盐或钠盐、多元醇胺盐酸盐溶解于水中形成溶液，然后依次将二元醇和有机醇胺化合物混合搅拌，最后加入冰醋酸，混合均匀后得到助磨活化剂；

(2)按照掺和量为0.03-0.12wt％，将步骤(1)制备的助磨活化剂加入到钢渣中，至于球磨机中高速球磨5-10h，得到磨细活化钢渣粉；

(3)将步骤(2)制备的磨细活化钢渣粉与粉煤灰混合均匀，用少量水湿润陈化30min，加入充分润湿的聚苯乙烯泡沫颗粒，再加入粘土，混合均匀，以10-15MPa的压力压制成圆坯，以5℃/min的速率升温至900-1200℃烧结5-10h，得到基于改性钢渣的多孔材料。