本发明涉及一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法，属于混凝土材料领域。
背景技术：
高钛型粒化高炉矿渣(以下简称高钛高炉渣)综合利用难度较大，主要归因于其特殊的组成和结构：一是较高的钛含量加速了晶体矿物的成核与析出，致使玻璃体含量大幅度下降，且钛分散在钙钛矿、透辉石、尖晶石等多种矿物相中；二是分散其中的含钛矿物相晶粒非常细小，平均粒径5μm～15μm，晶体呈排列整齐的十字晶或树枝晶，相互嵌布关系异常复杂。因此，直到目前为止尚未发现一种切实可行的方法，从根本上解决其产量大、资源利用率低，附加值不高的问题。
钛是非常宝贵的资源，因此，较多的研究集中在对高钛高炉渣中钛的提取、回收方面的开发和利用，一般采用物理-化学方法使钛元素富集在某一矿相(主要为钙钛矿)，后通过选-冶结合的技术方案，进一步对高钛渣进行提钛利用，但现有技术均存在技术难度高，工艺复杂，且会产生严重的二次污染，故基本停留在实验室研究阶段，大规模推广应用还需继续完善。
现阶段而言，高钛高炉渣的非提钛利用途径是迅速消纳存量，化解新增产量，并解决堆场占用大量土地和环境污染等问题的必然选择，不仅可以实现大规模的工业生产，而且技术门槛不高，投资小，无二次污染风险等，是从根本上解决高钛高炉渣综合利用最有效的途径。关于高钛高炉渣非提钛的利用途径的相关研究，主要包括制备混凝土骨料，釉面砖、陶瓷砖和地砖、新型墙体材料、微晶玻璃等几个方面。但上述途径对高钛高炉渣的消耗量仍然有限，需要进一步研究和开发新的利用途径。
存量渣的处置和综合利用方面，针对高钛高炉渣活性差的技术难题，专利《高钛型高炉渣复合掺合料微粉及其制备方法》(cn201811582851.6)提供了一种高钛型高炉渣复合掺合料微粉，其技术方案为，包括：按重量百分比计，高钛型高炉渣40％～55％，转炉钢渣35％～50％，石灰石10％～30％；将上述原料按配比称量后，球磨至一定粒度，混匀即可。该发明中高钛高炉渣和石灰石均为非活性，仅钢渣有一定潜在活性，故掺合料微粉的活性不高，限制了其在混凝土中的用量，同时，高钛高炉渣含量不高。
《混凝土掺合料制备方法》(cn201811554949.0)公开了一种以高钛型高炉渣和转炉钢渣为原料的混凝土掺合料制备方法，采用的技术方案是：首先，将高钛高炉渣和转炉钢渣分别进行破碎、筛分、磁选，获得高钛高炉渣粉料和转炉钢渣粉料；然后，将高钛高炉渣粉料与转炉钢渣粉料混合，制得混合料；最后，将混合料进行粉磨，制得混凝土掺合料。该技术方案以高钛型高炉渣为主要原料，配加转炉钢渣，可以缓解钢渣安定性不良的问题，但对掺合料的胶凝性能的提升非常有限。
技术实现要素：
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法，显著提升高钛型高炉渣的活性，大幅增加原渣附加值，通过迅速消纳巨量存量渣，有效解决现有高钛高炉渣堆场占用土地，安全风险和环境污染等棘手问题。
本发明的内容是：一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法，其特征在于：所述高钛型粒化高炉矿渣微粉由质量百分比为60％～75％的高钛型高炉矿渣、24％～40％的活性组分、0.35％～0.38％的外加剂组分和0.02％的助磨组分混合组成。
前述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述高钛型高炉矿渣，按质量百分比，其中二氧化钛含量15％～25％，氧化钙含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，余量为三氧化二铝，氧化锰、三氧化二铁以及少量碱金属氧化物。
前述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述活性组分包括钙质材料和硅铝质材料，且按质量百分比，钙质材料含量为75％～90％，硅铝质材料含量为10％～25％。钙质材料为普通高炉矿渣，石灰石和氢氧化钙中的一种或几种的混合，硅铝质材料为偏高领土，粉煤灰和硅灰中一种或几种的混合。
前述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述外加剂为水玻璃，烧碱和硫酸铝，按质量百分比，其中水玻璃(模数2.9～3.2)60％～80％，烧碱(工业级)15％～30％，硫酸铝(工业级)5％～10％。
前述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述助磨组分为三异丙醇胺、乙二醇、丙三醇或甲基二乙醇胺中的一种或多种的混合。
前述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述制备方法，具体为：将按比例称取的外加剂和硅铝质材料预先混合均匀，其中，硅铝质材料比表面积不低于300m2/kg；助磨组分缓慢均匀加入上述混合料中，混合均匀后，静置陈化不低于1h：高钛水淬渣和钙质材料按比例混合均匀，加入经陈化的混合料，粉磨至比表面积440m2/kg～460m2/kg，静置陈化不低于1天。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
本发明基于地聚合物基本理论，结合高钛高炉渣的矿物组成特点，利用钙质材料，硅铝质材料和外加剂的协同作用，通过调整地聚合物中的三种原料比例，即以三个关键摩尔比
事实上，随着比表面积的增加，活性指数的提高已经不明显，证明了通过单纯机械活化方法对高钛高炉渣活性的提升有限。因此，本发明的技术优势还在于，低成本制备了高活性高钛高炉渣复合粉体，具体表现为：通过添加适宜的助磨组分，改善粉磨工况，优化粉体颗粒“微级配”，控制粉体比表面积在440m2/kg～460m2/kg范围时，可提升活性20％以上，综合使用效果和经济效益突出。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
本实施例所用原料及配比为：高钛高炉矿渣75％，活性组分24.6％，其中普通矿渣18.0％，粉煤灰4.6％，硅灰2.0％；外加剂0.38％，其中水玻璃0.24％，烧碱0.12％，硫酸铝0.02％；助磨组分0.02％，其中乙二醇0.012％，甲基二乙醇胺0.004％，三乙醇0.004％。
将按比例称取的水玻璃和烧碱，混入普通矿渣，粉煤灰和硅灰中，预先混合均匀，混合后粉体的比表面积应不低于300m2/kg；将乙二醇和甲基二乙醇胺缓慢均匀加入上述混合粉体中，混合均匀后，静置陈化不低于1h：陈化后的混合粉体，按比例加入高钛水淬渣中，并混合均匀，粉磨至比表面积约450m2/kg，静置陈化不低于1天。
依据《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(gb/t18046-2017)的要求制备样品，养护至相应龄期后，测试结果如表所示。
实施例2：
具体实施过程同实施例1，区别在于：高钛高炉矿渣72％，活性组分27.6％，其中普通矿渣19.0％，粉煤灰4.6％，硅灰2.0％，石灰石粉2.0％；外加剂0.38％，其中水玻璃0.24％，烧碱0.12％，硫酸铝0.02％；助磨组分0.02％，其中乙二醇0.012％，甲基二乙醇胺0.004％，三乙醇0.004％。
实施例3：
具体实施过程同实施例1，区别在于：高钛高炉矿渣70％，活性组分29.61％，其中普通矿渣20.0％，粉煤灰4.61％，硅灰3.0％，石灰石粉2.0％；外加剂0.37％，其中水玻璃0.22％，烧碱0.13％，硫酸铝0.02％；助磨组分0.02％，其中乙二醇0.012％，甲基二乙醇胺0.004％，三乙醇0.004％。
实施例4：
具体实施过程同实施例1，区别在于：高钛高炉矿渣65％，活性组分34.62％，其中普通矿渣24.0％，粉煤灰6.62％，硅灰2.0％，石灰石粉2.0％；外加剂0.36％，其中水玻璃0.22％，烧碱0.12％，硫酸铝0.02％；助磨组分0.02％，其中乙二醇0.015％，甲基二乙醇胺0.005％。
实施例5：
具体实施过程同实施例1，区别在于：高钛高炉矿渣60％，活性组分39.62％，其中普通矿渣30.0％，粉煤灰7.13％，硅灰2.5％；外加剂0.35％，其中水玻璃0.22％，烧碱0.13％；助磨组分0.02％，其中乙二醇0.015％，甲基二乙醇胺0.005％。
各实施例性能测试结果如下所示：
上述实施例中：各步骤中的参数和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
1.一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法，其特征在于：所述高钛型粒化高炉矿渣微粉由质量百分比为60％～75％的高钛型高炉矿渣、24％～40％的活性组分、0.35％～0.38％的外加剂组分和0.02％的助磨组分混合组成。
2.按权利要求1所述一种高钛型高炉矿渣活性提升技术及微粉制备方法，其特征在于，所述高钛型粒化高炉矿渣的化学成分按质量百分比，二氧化钛含量15％～25％，氧化钙含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，余量为三氧化二铝，氧化锰、三氧化二铁以及少量碱金属氧化物。
3.按权利要求1所述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述活性组分包括钙质材料和硅铝质材料，且按质量百分比，钙质材料含量为75％～90％，硅铝质材料含量为10％～25％。钙质材料为普通高炉矿渣，石灰石和氢氧化钙中的一种或几种的混合，硅铝质材料为偏高领土，粉煤灰和硅灰中一种或几种的混合。
4.按权利要求1所述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述外加剂组分为水玻璃，烧碱和硫酸铝，按质量百分比，其中水玻璃(模数2.9～3.2)60％～80％，烧碱(工业级)15％～30％，硫酸铝(工业级)5％～10％。
5.按权利要求1所述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述助磨组分为三异丙醇胺，乙二醇、丙三醇或甲基二乙醇胺中的一种或多种的混合。
6.按权利要求1所述高钛型粒化高炉矿渣的活性提升技术及其微粉制备方法，其特征在于，所述制备方法，具体为：将按比例称取的外加剂和硅铝质材料预先混合均匀，其中，硅铝质材料比表面积不低于300m2/kg；助磨组分缓慢均匀加入上述混合料中，混合均匀后，静置陈化不低于1h：高钛水淬渣和钙质材料按比例混合均匀，加入经陈化的混合料，粉磨至比表面积430m2/kg～480m2/kg，静置陈化不低于1天。
技术总结