本發(fā)明屬于鋼渣材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于改性鋼渣的多孔材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：爐渣是鋼鐵企業(yè)主要固體廢物，隨著節(jié)能減排和環(huán)保要求的不斷提高，鋼鐵企業(yè)降本增效的壓力也不斷增加。爐渣中煉鐵爐渣占鋼產(chǎn)量的25-30％，煉鋼爐渣占鋼產(chǎn)量的11-15％，其中鋼渣的利用還不是很充分，多數(shù)任然處于簡(jiǎn)單堆存和任意排放狀態(tài)，因此鋼渣的回收再利用關(guān)系到鋼鐵行業(yè)和環(huán)境的發(fā)展。鋼渣的主要化學(xué)成分有氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、三氧化二鐵、氧化鎂、氧化錳、五氧化二磷等，鋼渣處于高堿性爐渣，根據(jù)鋼渣的反應(yīng)特征可分為氧化性爐渣和還原性爐渣，其中氧化性爐渣含有大量的高密度化合物，強(qiáng)度較高，質(zhì)地堅(jiān)硬，難破碎，較難磨碎，具有水硬膠凝性能，長(zhǎng)期放置會(huì)膨脹風(fēng)化成粉，不穩(wěn)定。目前研究表明，鋼渣可用于回收廢鋼、做燒結(jié)礦熔劑、用于建筑材料、作農(nóng)肥和酸性土壤改良劑、環(huán)保治理和制備微晶玻璃等方面進(jìn)行資源化利用，但是由于鋼渣的易磨性較差，水化活性較低，增加了鋼渣的再利用難度，因此對(duì)鋼渣進(jìn)行改性處理顯得十分必要。中國(guó)專利cn103819104b公開的一種礦渣、鋼渣助磨活化劑，該助磨活化劑中含有乳糖、丙二醇、乙二醇、聚酰胺、油酸、元明粉、燒堿和復(fù)合助劑，該復(fù)合助劑中包括凹凸棒土、葉臘石、伊利石經(jīng)酸處理和高溫處理形成顆粒，再與聚丙烯酸鈉、吐溫、海藻酸鈉和羧甲基淀粉研磨，再與木質(zhì)素磺酸鈣、硬脂酸鈣、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、玉石粉球磨制成。該助磨活化劑添加入礦渣或者鋼渣中，通過(guò)球磨、立磨和輥壓機(jī)作用，使礦渣或者鋼渣細(xì)化，該助磨活化劑中含有多種表面活性劑，可以降低礦渣和鋼渣的表面自由能，防止團(tuán)聚接團(tuán)，并利用軟化劑使礦渣和鋼渣軟化易磨。但是該方法制備的助磨活化劑組成復(fù)雜，含有多種石材，制備工藝較為復(fù)雜，成本較高，不適于礦渣的大面積處理。本發(fā)明將無(wú)機(jī)鹽作為主要材料，在降低鋼渣助磨活化的同時(shí)，降低助磨活化劑的成本，實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的降本增效。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于改性鋼渣的多孔材料及其制備方法，利用有機(jī)溶液制備鋼渣助磨活化劑，使鋼渣粒度小，活性大，再與粉煤灰、粘土和聚苯乙烯顆?；旌蠠Y(jié)得到孔隙率適中、機(jī)械強(qiáng)度好的多孔材料，本發(fā)明制備的助磨活化劑顯著提高鋼渣及其復(fù)合材料的性能，提高了鋼渣的使用領(lǐng)域。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于改性鋼渣的多孔材料，所述基于改性鋼渣的多孔材料的原料為改性鋼渣，所述改性鋼渣是鋼渣經(jīng)鋼渣助磨活化劑處理得到，所述基于改性鋼渣的多孔材料經(jīng)由改性鋼渣研磨細(xì)化后與粉煤灰、造孔劑、粘土混合燒結(jié)而成，所述鋼渣助磨活化劑包括二元醇化合物、多元醇胺鹽酸鹽、鈣鹽或者鈉鹽、冰醋酸和水構(gòu)成，所述鋼渣助磨活化劑的組分，按照重量份計(jì)，包括：二元醇化合物5-20份，多元醇胺鹽酸鹽2-10份，鈣鹽或者鈉鹽10-20份，冰醋酸0-2份，余量為水。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述二元醇化合物為三乙二醇，1,4-丁二醇，新戊二醇中的一種或多種。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述多元醇胺鹽酸鹽為三乙醇胺鹽酸鹽和三異丙醇胺鹽酸鹽中的一種或者兩種。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述有機(jī)醇胺化合物為二乙烯三胺、氨基乙基乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、一乙醇二異丙醇胺中的一種或多種。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鈣鹽或鈉鹽為乙酸鈣、甲酸鈣、乙酸鈉、甲酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或多種。本發(fā)明還提供一種基于改性鋼渣的多孔材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將鈣鹽或鈉鹽、多元醇胺鹽酸鹽溶解于水中形成溶液，然后依次將二元醇和有機(jī)醇胺化合物混合攪拌，最后加入冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑；(2)按照摻和量為0.03-0.12wt％，將步驟(1)制備的助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨5-10h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉；(3)將步驟(2)制備的磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以10-15mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至900-1200℃燒結(jié)5-10h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中，助磨活化劑的組分，按照重量份計(jì)，包括：二元醇化合物5-10份，新戊二醇5-10份，三乙醇胺鹽酸鹽2-5分，三異丙醇胺鹽酸鹽2-5份，氨基乙基乙醇胺3-5份、n-甲基二乙醇胺2-6份、一乙醇二異丙醇胺4-6份，乙酸鈣5-10份，乙酸鈉5-10份，冰醋酸0-2份，水余量。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中，磨細(xì)活化鋼渣粉的粒徑小于50um，活性指數(shù)不低于80％。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10。作為一種技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(3)中，基于改性鋼渣的多孔材料的孔隙率不低于50％，抗壓強(qiáng)度不低于7mpa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明制備的多孔材料的主要原料為鋼渣，鋼渣經(jīng)二元醇化合物及多元醇胺鹽酸鹽組分處理具有優(yōu)異的吸附分散性能，中和鋼渣顆粒表面積微裂紋中的電荷，降低表面自由能，減少或者消除顆粒間的粘附和團(tuán)聚，而且有機(jī)醇胺組分對(duì)鈣離子具有獨(dú)特的螯合作用，可以促進(jìn)鋼渣的溶出及水化反應(yīng)，無(wú)機(jī)電解質(zhì)組分能調(diào)節(jié)水化液相環(huán)境和加速水化，顯著提高鋼渣的水化活性，因此，使鋼渣的易磨性和活性顯著提高，更有利于制備粒徑小，活性大的磨細(xì)活化鋼渣粉。(2)本發(fā)明制備的多孔材料是將磨細(xì)活化鋼渣粉作為主要原料、粉煤灰和聚苯乙烯微球作為成孔劑，粘土作為粘合劑，經(jīng)燒結(jié)后制備而成。該多孔材料具有較好的力學(xué)性能，成孔性好，孔隙的連通性高，孔隙率適中，可以用于材料吸附、復(fù)合材料支架等領(lǐng)域。(3)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，改性的鋼渣應(yīng)用性能明顯提升，制備的基于改性鋼渣的多孔材料應(yīng)用前景廣闊。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1：(1)將10份乙酸鈣和10份甲酸鈣溶解于60份水中形成溶液，其次加入7份三乙醇胺鹽酸鹽使其完全溶解后，然后依次加入6份二乙烯三胺、2份氨基乙基乙醇胺、6份三乙二醇和3份1,4-丁二醇化合物混合攪拌均勻，最后加入1份冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑。(2)按照摻和量為0.03wt％，將助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨5h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉。(3)按照磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10，將磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以10mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至900℃燒結(jié)5h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。實(shí)施例2：(1)將10份甲酸鈣和10份硫代硫酸鈉溶解于57.8份水中形成溶液，其次加入將6份三異丙醇胺鹽酸鹽使其完全溶解后，然后依次加入8份三乙二醇、8份n-甲基二乙醇胺化合物混合攪拌均勻，最后加入0.2份冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑。(2)按照摻和量為0.12wt％，將助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨10h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉。(3)按照磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10，將磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以15mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至1200℃燒結(jié)10h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。實(shí)施例3：(1)將10份乙酸鈣和10份甲酸鈉溶解于55.8份水中形成溶液，其次分別加入4份三乙醇胺鹽酸鹽和4份三異丙醇胺鹽酸鹽使其完全溶解后，然后依次加入4份氨基乙基乙醇胺、5份n-甲基二乙醇胺和5份一乙醇二異丙醇胺、5份三乙二醇和5份新戊二醇化合物混合攪拌均勻，最后加入1份冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑。(2)按照摻和量為0.05wt％，將助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨6h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉。(3)按照磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10，將磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以12mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至1000℃燒結(jié)8h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。實(shí)施例4：(1)將10份乙酸鈉和7份硫代硫酸鈉溶解于50份水中形成溶液，其次分別加入4份三乙醇胺鹽酸鹽和4份三異丙醇胺鹽酸鹽使其完全溶解后，然后依次加入4份氨基乙基乙醇胺、5份n-甲基二乙醇胺、5份一乙醇二異丙醇胺、5份三乙二醇和5份新戊二醇化合物混合攪拌均勻，最后加入1份冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑。(2)按照摻和量為0.08wt％，將助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨8h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉。(3)按照磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10，將磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以13mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至1000℃燒結(jié)8h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。實(shí)施例5：(1)將5份甲酸鈣和10份甲酸鈉溶解于46份水中形成溶液，其次分別加入8份三乙醇胺鹽酸鹽和2.5份三異丙醇胺鹽酸鹽使其完全溶解后，然后依次加入8份1,4-丁二醇、4份新戊二醇、5份二乙烯三胺、2份氨基乙基乙醇胺和8份n-甲基二乙醇胺化合物混合攪拌均勻，最后加入1.5份冰醋酸，混合均勻后得到助磨活化劑。(2)按照摻和量為0.07wt％，將助磨活化劑加入到鋼渣中，至于球磨機(jī)中高速球磨8h，得到磨細(xì)活化鋼渣粉。(3)按照磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰、聚苯乙烯泡沫顆粒、粘土的質(zhì)量比為60:15：3：10，將磨細(xì)活化鋼渣粉與粉煤灰混合均勻，用少量水濕潤(rùn)陳化30min，加入充分潤(rùn)濕的聚苯乙烯泡沫顆粒，再加入粘土，混合均勻，以13mpa的壓力壓制成圓坯，以5℃/min的速率升溫至950℃燒結(jié)9h，得到基于改性鋼渣的多孔材料。經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1-5制備的磨細(xì)活化鋼渣粉的平均粒徑和活性指數(shù)的結(jié)果如下所示：實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5未處理的鋼渣平均粒徑(μm)4946474847767d活性指數(shù)(％)80818385826728d活性指數(shù)(％)9697991009989經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1-5制備的基于改性鋼渣的多孔材料的孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度的結(jié)果如下所示：由上表可見，本發(fā)明制備的改性鋼渣的粒徑變小，活性顯著提高，減少了團(tuán)聚和結(jié)節(jié)的現(xiàn)象，因而制備的多孔材料孔隙率高，孔隙連通性好，且抗壓強(qiáng)度好。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁(yè)12