技术领域
[0001] 本申请涉及不锈钢渣填料改性技术领域，尤其是涉及一种预制不锈钢渣及利用其制备的水泥凝结材料、钙塑材料。
相关背景技术
[0002] 众所周知，炼钢产业是环保问题大户，其中炼钢产生的尾渣(主要为电炉渣EAF、氩氧脱碳渣AOD)，累计堆存量大，且占用堆积土地多，不仅严重污染生态环境而且浪费资源。
[0003] 为了解决炼钢尾渣难处理、难再利用的问题，相关技术中将炼钢尾渣应用于水泥材料中，用于替代部分水泥。如倪亚峰，黄小青等所公开的不锈钢渣尾泥对水泥水化性能影响研究表明：炼钢尾渣掺量10％时，试样28d抗折强度能达到8MPa以上，抗压强度能达到50MPa以上。炼钢尾渣掺量30％时，试样28d抗折强度达到6MPa以上，抗压强度达到38MPa以上。对比空白组强度，掺入不锈钢渣尾泥10％～30％的试样28d抗折强度降低幅度为6.7％～22.5％，抗压强度降低幅度为10.7％～34.9％。
[0004] 由此可知，现有批量生产技术中炼钢尾渣可替代20％左右的水泥，可保证所制备的水泥材料满足水泥物化性能要求。当炼钢尾渣掺量过大则会导致所制备的水泥材料性能下降偏大，无法满足水泥凝胶材料的物化性能要求。综上所述，现有技术中存在炼钢尾渣利用效率偏低的问题，为此本申请提供了一款预制不锈钢渣及利用其制备的水泥凝结材料、钙塑材料。
具体实施方式
[0046] 以下结合对比例和实施例对本申请作进一步详细说明。
[0047] 实施例
[0048] 预制不锈钢渣包括经过安定处理后的不锈钢渣基体，不锈钢渣基体表明固定连接有功能性粉料。功能性粉料为炭黑、二氧化硅、黏土、硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、碳酸钙晶须中的至少一种。优选地，功能性粉料是由炭黑、二氧化硅、硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比(20‑40)：(10‑30)：(20‑50)：(3‑5)组成。实验室小试最佳方案：功能性粉料是由炭黑、二氧化硅、硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比30：15：50：5组成。
[0049] 本申请中的预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：15‑30wt％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、20‑50wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、10‑
30wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、余量为粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0050] 优选地，预制不锈钢渣集料是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：25％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、40wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0051] 预制不锈钢渣的制备方法有两种方式，第一种预制不锈钢渣的制备方法：
[0052] S1，不锈钢渣的安定处理，干燥备用；
[0053] S2，对S1中为完成安定、干燥处理的不锈钢渣先进行破碎，然后破碎料经过电磁铁吸附回收不锈钢渣中的金属粉，然后所得粉料进行逐级筛分处理，获得不同粒度不锈钢渣筛分料，不同粒度不锈钢渣筛分料分别为单独存储的<3um的不锈钢渣筛分料A、粒度3‑8um的不锈钢渣筛分料B、粒度8‑15um的不锈钢渣筛分料C、粒度15‑30um的不锈钢渣筛分料D；
[0054] S3，将不同粒度不锈钢渣筛分料分别与压缩空气混合输出形成带有0.3‑2.0％不锈钢渣筛分料的混料气体a；同时将采用紫外光固化的溶剂型丙烯酸酯涂料雾化后与压缩空气混合输出形成带有4.0‑12％雾化溶剂型丙烯酸酯涂料的混液气体b，将混料气体a与混液气体b以体积比(1‑4)：1混合，所得混合气体c经过第一段紫外光固化管道，第一段紫外光固化管道为室温，在第一段紫外光固化管道的紫外光固化时间控制在0.5‑2.0s，然后进入第二段紫外光固化管道处理，第二段紫外光固化管道处理的温度控制在60‑80℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.1‑0.5％功能性粉料的混料气体d，混合气体c与混料气体d的体积比控制在1：(2‑5)混合，所得混合气料f在第二段紫外光固化管道内经过2‑6s紫外光固化后，混合气料f中固态物质经过筛盘截留获得不同粒度的成品预制不锈钢渣，混合气料f中的气体物质进入空气净化装置回收利用；
[0055] S4，将S3所得的不同粒度的成品预制不锈钢渣按配比称量混合即可。
[0056] 优选地，混料气体a与混液气体b以体积比2：1；混合气体c与混料气体d的体积比控制在1：4混合；混料气体a的输送方向与混液气体b的输送方向所成夹角为80‑120°；混合气体c的输送方向与混料气体d的输送方向所成夹角为40‑80°。
[0057] 第二种预制不锈钢渣的制备方法：
[0058] S1，不锈钢渣的安定处理，干燥备用；
[0059] S2，对S1中为完成安定、干燥处理的不锈钢渣先进行破碎，然后破碎料经过电磁铁吸附回收不锈钢渣中的金属粉，得粒度200‑800目的粉料；
[0060] S3，所得粒度200‑800目的粉料、黏土以质量比(1‑2)：1进行滚球处理，所得球形粒料至于60‑120℃的温度下进行干燥处理，然后至于600‑1400℃进行30‑120分钟的烘焙，再散热至室温后进行破碎、逐级筛分处理，获得不同粒度不锈钢渣筛分料，不同粒度不锈钢渣筛分料分别为单独存储的<3um的不锈钢渣筛分料A、粒度3‑8um的不锈钢渣筛分料B、粒度8‑15um的不锈钢渣筛分料C、粒度15‑30um的不锈钢渣筛分料D；
[0061] S4，将S3所得的不同粒度的成品预制不锈钢渣按配比称量混合即可。
[0062] 优选地，S2中所得粉料的粒度控制在500‑800目；S3中500‑800目的粉料、黏土以质量比3：2进行滚球处理，所得球形粒料至于108℃的温度下进行干燥处理4h，然后至于1380℃进行80分钟的烘焙。
[0063] 一种利用预制不锈钢渣制备的水泥凝结材料是由以下质量百分数的原料组成：40‑70％的预制不锈钢渣、3‑5％的石膏粉、0‑3％的功能助剂、余量为水泥。优选地，石膏粉为α‑石膏粉。功能助剂是由水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比(1‑2)：
(8‑9)组成，无碱玻璃短纤维的长度控制在3‑6mm。优选配方，利用预制不锈钢渣制备的水泥凝结材料是由以下质量百分数的原料组成：60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、32％的水泥、3％的功能助剂组成；所述水泥激发剂和所述无碱玻璃短纤维的质量比为2:8。
[0064] 不锈钢渣再开发水泥凝结材料的制备方法，包括以下步骤：
[0065] S1，预制不锈钢渣的制备，参见上述两种预制不锈钢渣的制备方法；
[0066] S2，将计量准确的预制不锈钢渣与计量准确的石膏粉、功能助剂、水泥混合均匀即得不锈钢渣再开发水泥凝结材料。
[0067] 一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20‑25％的低压聚乙烯HDPE、10‑20％的杂木粉、10‑20％的碳酸钙、4‑8％的相容剂、1‑3％的抗老化助剂、1‑3％的表面处理剂、1‑3％的分散剂、2‑5％的钛白粉、余量为预制不锈钢渣。
[0068] 相容剂是由马来酸酐接枝聚丙烯和邵氏硬度60‑90A的TPU以质量比1:1组成。表面处理剂是由γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550和3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷以质量比10:(2‑5)组成，优选地，表面处理剂是由γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550和3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷以质量比10:5组成。分散剂为硬脂酸盐，具体为硬脂酸盐锌。抗老化助剂是有抗氧化剂
1098、抗氧化剂168、UV‑326以质量比10:2:8组成。
[0069] 一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料的制备方法如下：
[0070] S1，预制不锈钢渣的制备，参见上述两种预制不锈钢渣的制备方法；
[0071] S2，采用表面处理剂对碳酸钙、杂木粉、钛白粉、制备的预制不锈钢渣进行表面处理，得到表面改性的混合料；
[0072] S3，将计量准确的表面改性的混合料、低压聚乙烯HDPE相容剂、抗老化助剂、表面处理剂、分散剂混合均匀后至于双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，所得钙塑材料母粒。采用所制备的钙塑材料母粒通过模压生产工艺可生产所需要的钙塑材料，满足消费者的需求。
[0073] 实施例1：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由40％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏粉(河北明者矿产品有限公司，CAS:7778‑18‑9，2000目)、55％的普通硅酸盐水泥‑PO.42.5(南方水泥)组成。
[0074] 预制不锈钢渣包括经过安定处理后的不锈钢渣基体，不锈钢渣基体表明固定连接有功能性粉料，功能性粉料是由二氧化硅、硅酸三钙以质量比1:1组成。安定处理方法包括常规的热闷法、热泼法、滚筒法、风淬法、冷渣陈化法。
[0075] 本申请中的不锈钢渣的安定处理方法如下：
[0076] S1、配置钢渣处理液：将15g聚合氯化铝、10g聚丙烯酰胺加入1L水中搅拌均匀制得钢渣处理液；
[0077] S2，S1中制得钢渣处理液采用喷淋的方法对堆放的钢渣进行喷淋冲洗，1吨钢渣单次采用600kg的钢渣处理液进行喷淋冲洗，单次喷淋冲洗完后陈化堆放7d，然后再次进行上述喷淋冲洗操作，循环冲洗6次后陈化堆放24d即可得经过安定处理后的不锈钢渣基体。
[0078] 预制不锈钢渣的球磨粉磨后的比表面积524.6m2/kg，均匀性系数0.71。
[0079] 采紫外光固化的溶剂型丙烯酸酯涂料是由96.5％的UV光固化甲醚化氨基丙烯酸树脂WDS‑801和3.5％的光引发剂Irgacore 184组成，使用时采用甲基异丁基酮进行稀释使用，965g UV光固化甲醚化氨基丙烯酸树脂WDS‑801和35g光引发剂Irgacore 184，用180g的甲基异丁基酮进行稀释使用，得可使用的成品UV丙烯酸酯涂料。在高功率紫外UVLED，产生2
辐射强烈的365nm波长的特征紫外光，紫外光固化辐射剂量为8±0.2J/cm 下，膜厚50±
5um，紫外固化时间6‑8s，即在上述固化调节下8s紫外固化时间可使得UV丙烯酸酯涂料固化。
[0080] 不锈钢渣再开发水泥凝结材料的制备方法，包括以下步骤：
[0081] S1，预制不锈钢渣的制备：
[0082] S1.1，不锈钢渣的安定处理，然后至于160℃下干燥6.0h，备用；
[0083] S1.2，对S1中为完成安定、干燥处理的不锈钢渣先进行破碎，破碎方法为球磨粉磨2
700s，所得不锈钢渣的比表面积524.6m/kg，均匀性系数0.71，再对所得不锈钢渣粉进行常规的电磁铁吸附回收不锈钢渣中的金属粉处理，备用；
[0084] S1.3，将S1.2中所得的不锈钢渣粉与压缩空气(室温)混合输出形成带有0.6wt％不锈钢渣粉的混料气体a；同时将采用紫外光固化的溶剂型丙烯酸酯涂料雾化后与压缩空气混合输出形成带有5.0％雾化溶剂型丙烯酸酯涂料的混液气体b，混料气体a的气体传输速度为0.8m/s，混料气体b的气体传输速度为0.8m/s，混料气体a的输送方向与混液气体b的输送方向所成夹角为90°，即混料气体a和混液气体b合股气流方向为竖直向下，将混料气体a与混液气体b以体积比2：1混合，所得混合气体c经过第一段紫外光固化管道进行预聚处理，第一段紫外光固化管道内的温度为室温，在第一段紫外光固化管道的紫外光固化辐射2
剂量为6.8‑7.2J/cm (第一段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的
365nm波长的特征紫外光)，紫外光固化时间控制在2.0s，然后经过第一段紫外光固化处理的混料气体c进入第二段紫外光固化管道处理，第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出的硅酸三钙的质量比为1:1)的混料气体d，混料气体d的气体传输速度为
0.8m/s，混合气体c的输送方向与混料气体d的输送方向所成夹角为45°，混合气体c与混料气体d的体积比控制在1:2混合，所得混合气料f在第二段紫外光固化管道内经过6.0s紫外
2
光固化，紫外光固化辐射剂量为9.8‑10.2J/cm (第二段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的365nm波长的特征紫外光)，通过第二段紫外光固化管的混合气料f先经过风冷降至室温，然后所得混合气料f中固态物质经过筛盘截留获得成品预制不锈钢渣，混合气料f中的气体物质(包括压缩空气、风冷空气、涂料挥发的有机溶剂)输送置相应的空气净化装置进行净化、回收再利用处理；
[0085] S2，将计量准确的S1.3中制备的预制不锈钢渣4.0kg与0.5kg的α‑石膏粉、5.5kg水泥混合均匀即得不锈钢渣再开发水泥凝结材料。
[0086] 实施例2与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由40％的预制不锈钢渣、5％的石膏粉(济南得盈化工科技有限公司提供，2000目)、55％的水泥组成。
[0087] 实施例3与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏粉、35％的水泥组成。
[0088] 实施例4与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由80％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏粉、15％的水泥组成。
[0089] 实施例5与实施例3的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、32％的水泥、1.8％的功能助剂组成。功能助剂是由水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比为2：8组成。无碱玻璃短纤维的长度控制在3‑6mm，采购于泰安浩达新材料有限公司。无碱玻璃短纤维的表面处理方法如下：将购买的无碱玻璃短纤维置于5g的KH540偶联剂/1L去离子水溶液中，升温至40℃，浸泡2.0h，沥干后置于烘箱中烘干备用。水泥激发剂为赛诺建材RD‑103水泥激发剂。
[0090] 实施例6与实施例5的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、32％的水泥、3％的功能助剂组成。
[0091] 实施例7与实施例5的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、31％的水泥、4％的功能助剂组成。
[0092] 实施例8与实施例6的区别在：功能助剂是由水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比为1：9组成。
[0093] 实施例9与实施例6的区别在：功能助剂是由水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比为3：7组成。
[0094] 实施例10与实施例6的区别在：功能性粉料为炭黑，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％的功能性粉料(2000目筛出的炭黑，水泥建筑用炭黑，灵寿县乾富矿产品加工厂，球磨至2000目筛出料)的混料气体d。
[0095] 实施例11与实施例6的区别在：功能性粉料为二氧化硅(寿光市昌泰新材料有限公司提供)，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％的功能性粉料(2000目筛出的二氧化硅)的混料气体d。
[0096] 实施例12与实施例6的区别在：功能性粉料为硅酸三钙(CAS号：12168‑85‑3，山东国化化学有限公司，球磨至2000目筛出料)，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％的功能性粉料(2000目筛出的硅酸三钙)的混料气体d。
[0097] 实施例13与实施例6的区别在：功能性粉料为铝酸三钙(山东新动能化学有限公司提供，球磨至2000目筛出料)，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％的功能性粉料(2000目筛出的铝酸三钙)的混料气体d。
[0098] 实施例14与实施例6的区别在：功能性粉料是由炭黑：二氧化硅：硅酸三钙以质量比1:1:1组成，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出的硅酸三钙的质量比为1:1:1)的混料气体d。
[0099] 实施例15与实施例6的区别在：功能性粉料是由炭黑：二氧化硅：硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比30:15:50:5组成，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出的硅酸三钙、碳酸钙晶须(昂星新型碳材料常州有限公司提供)的质量比为30:15:50:5)的混料气体d。
[0100] 实施例16与实施例6的区别在：功能性粉料是由炭黑：二氧化硅：硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比40:20:37:3组成，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出硅酸三钙、碳酸钙晶须的质量比为40:20:37:3)的混料气体d。
[0101] 实施例17与实施例6的区别在：功能性粉料是由炭黑：二氧化硅：硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比20:30:45:5组成，且在制备方法上的区别：S1.3中第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出硅酸三钙、碳酸钙晶须的质量比为20:30:45:5)的混料气体d。
[0102] 实施例18与实施例15的区别在：预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：15％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、50wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0103] 预制不锈钢渣的制备方法如下：
[0104] S1.1，不锈钢渣的安定处理，然后至于160℃下干燥6.0h，备用；
[0105] S1.2，对S1中为完成安定、干燥处理的不锈钢渣先进行球磨破碎处理，再对所得不锈钢渣粉进行常规的电磁铁吸附回收不锈钢渣中的金属粉处理，然后所得粉料进行逐级筛分处理，获得不同粒度不锈钢渣筛分料，其分别为单独存储的粒度<3um的不锈钢渣筛分料A、粒度3‑8um的不锈钢渣筛分料B、粒度8‑15um的不锈钢渣筛分料C、粒度15‑30um的不锈钢渣筛分料D，备用；
[0106] S1.3，将粒度<3um的不锈钢渣筛分料A与压缩空气混合输出形成带有2.0％不锈钢渣筛分料的混料气体a1；同时将采用光合聚合的溶剂型丙烯酸酯涂料雾化后与压缩空气混合输出形成带有8.0％雾化溶剂型丙烯酸酯涂料的混液气体b1，混料气体a1的气体传输速度为0.8m/s，混料气体b1的气体传输速度为0.8m/s，混料气体a1的输送方向与混液气体b1的输送方向所成夹角为90°，即混料气体a1和混液气体b1合股气流方向为竖直向下，将混料气体a1与混液气体b1以体积比1：1混合，所得混合气体c1经过第一段紫外光固化管道进行预聚合处理，第一段紫外光固化管道的管内温度为室温，在第一段紫外光固化管道的紫外光固化2
辐射剂量为6.8‑7.2J/cm (第一段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的
365nm波长的特征紫外光)，紫外光固化时间控制在2.0s，然后经过第一段紫外光固化处理的混料气体c1进入第二段紫外光固化管道处理，第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、
2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出的硅酸三钙、碳酸钙晶须(昂星新型碳材料常州有限公司提供)的质量比为30:15:50:5)的混料气体d1，混料气体d1的气体传输速度为0.8m/s，混合气体c1的输送方向与混料气体d1的输送方向所成夹角为45°，混合气体c1与混料气体d1的体积比控制在1：4混合，所得混合气料f1在第二段紫外光固化管道内经过6.0s紫外光固化，紫
2
外光固化辐射剂量为9.8‑10.2J/cm (第二段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的365nm波长的特征紫外光)，通过第二段紫外光固化管的混合气料f1先经过风冷降至室温，然后所得混合气料f1中固态物质经过筛盘截留获得成品预制不锈钢渣A，混合气料f1中的气体物质(包括压缩空气、风冷空气、涂料中挥发的有机溶剂)输送置相应的空气净化装置进行净化、回收再利用处理；
[0107] 将粒度3‑8um的不锈钢渣筛分料B与压缩空气混合输出形成带有1.6％不锈钢渣筛分料的混料气体a2；同时将采用光合聚合的溶剂型丙烯酸酯涂料雾化后与压缩空气混合输出形成带有6.0％雾化溶剂型丙烯酸酯涂料的混液气体b2，混料气体a2的气体传输速度为0.8m/s，混料气体b2的气体传输速度为0.8m/s，混料气体a2的输送方向与混液气体b2的输送方向所成夹角为90°，即混料气体a2和混液气体b2合股气流方向为竖直向下，将混料气体a2与混液气体b2以体积比1：1混合，所得混合气体c2经过第一段紫外光固化管道进行预聚合处理，第一段紫外光固化管道的管内温度为室温，在第一段紫外光固化管道的在第一段紫外
2
光固化管道的紫外光固化辐射剂量为6.8‑7.2J/cm(第一段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的365nm波长的特征紫外光)，紫外光固化时间控制在2.0s，然后经过第一段紫外光固化处理的混料气体c2进入第二段紫外光固化管道处理，第二段紫外光固化管道内的管道温度控制在75℃，在第二段紫外光固化管道顶端输入带有0.4％功能性粉料(2000目筛出的炭黑、2000目筛出的二氧化硅、2000目筛出的硅酸三钙、碳酸钙晶须(昂星新型碳材料常州有限公司提供)的质量比为30:15:50:5)的混料气体d2，混料气体d2的气体传输速度为0.8m/s，混合气体c2的输送方向与混料气体d2的输送方向所成夹角为45°，混合气体c2与混料气体d2的体积比控制在1：4混合，所得混合气料f2在第二段紫外光固化管道内
2
经过6.0s紫外光固化，紫外光固化辐射剂量为9.8‑10.2J/cm (第二段紫外光固化管道设置高功率紫外UVLED，产生辐射强烈的365nm波长的特征紫外光)，通过第二段紫外光固化管的混合气料f2先经过风冷降至室温，然后所得混合气料f2中固态物质经过筛盘截留获得成品预制不锈钢渣B，混合气料f2中的气体物质(包括压缩空气、风冷空气、涂料中挥发的有机溶剂)输送置相应的空气净化装置进行净化、回收再利用处理；
[0108] 同成品不锈钢渣筛分料C、成品不锈钢渣筛分料D的制备方法与成品预制不锈钢渣B的制备方法相同，；
[0109] S1.4，将S3所得的成品不锈钢渣筛分料A、成品不锈钢渣筛分料B、成品不锈钢渣筛分料C、成品不锈钢渣筛分料D按配比称量混合即可。
[0110] 实施例19与实施例18的区别在：预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：20％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、45wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0111] 实施例20与实施例18的区别在：预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：25％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、40wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0112] 实施例21与实施例18的区别在：预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：30％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、40wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、20wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0113] 实施例22与实施例6的区别在：预制不锈钢渣的制备方法如下：
[0114] S1.1，不锈钢渣的安定处理，然后至于160℃下干燥6.0h，备用；
[0115] S1.2，对S1中为完成安定、干燥处理的不锈钢渣先进行破碎球磨处理，再对所得不锈钢渣粉进行常规的电磁铁吸附回收不锈钢渣中的金属粉处理，然后采用筛网筛分出粒度500‑800目的粉料，备用；
[0116] S1.3，所得粒度500‑800目的粉料、800目的高岭土、水以质量比2：1：0.4混合呈可塑性泥流体，将可塑性泥流体挤出成直径8mm直径的棒状泥棒体，裁切至长度1cm的颗粒泥粒，所得颗粒泥粒进行滚球处理，转速60转/分钟，转动过程中喷雾化水，雾化水的质量为颗粒泥粒总质量的0.5wt％，完成喷雾化水后撒上高岭土，高岭土的质量为颗粒泥粒总质量的1wt％，连续滚动5min，重复操作3次后所得球形粒料，所得球形粒料至于108℃下进行干燥
4h，然后置于1380℃的马沸炉中进行80min的烘焙处理，烘焙处理完成后散热至室温，再进行球磨破碎、逐级筛分处理，获得不同粒度不锈钢渣筛分料，为单独存储的<3um的不锈钢渣筛分料A、粒度3‑8um的不锈钢渣筛分料B、粒度8‑15um的不锈钢渣筛分料C、粒度15‑30um的不锈钢渣筛分料D；
[0117] S1.4，将S3所得的不同粒度的成品预制不锈钢渣按配比称量混合即可。
[0118] 对比例1与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由40％的不锈钢渣粉、5％的α‑石膏粉、55％的水泥组成。不锈钢渣粉(仅进行安定处理，未进行预制处理)球磨2
粉磨后的比表面积532.3m/kg，均匀性系数0.70。
[0119] 对比例2与对比例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由40％的不锈钢渣粉、5％的α‑石膏粉、52％的水泥、3％的功能助剂组成。功能助剂是由水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比为2：8组成。无碱玻璃短纤维的长度控制在3‑6mm，采购于泰安浩达新材料有限公司。无碱玻璃短纤维的表面处理方法如下：将购买的无碱玻璃短纤维置于5g的KH540偶联剂/1L去离子水溶液中，升温至40℃，浸泡2.0h，沥干后置于烘箱中烘干备用。水泥激发剂为赛诺建材RD‑103水泥激发剂。
[0120] 对比例3与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由20％的预制不锈钢渣、5％的市售普通石膏粉、75％的水泥组成。
[0121] 对比例4与实施例1的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由85％的预制不锈钢渣、5％的市售普通石膏粉、10％的水泥组成。
[0122] 对比例5与实施例6的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、32％的水泥、3％的功能助剂‑水泥激发剂(赛诺建材RD‑103水泥激发剂)组成。
[0123] 对比例6与实施例6的区别在：不锈钢渣再开发水泥凝结材料是由60％的预制不锈钢渣、5％的α‑石膏、32％的水泥、3％的功能助剂‑无碱玻璃短纤维(泰安浩达新材料有限公司)组成。无碱玻璃短纤维的表面处理方法如下：将购买的无碱玻璃短纤维置于5g的KH540偶联剂/1L去离子水溶液中，升温至40℃，浸泡2.0h，沥干后置于烘箱中烘干备用。
[0124] 检测方法/试验方法
[0125] 1、强度测试方法：按照GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》测试试样的3d、7d、28d的抗压强度和3d、7d、28d的抗折强度。
[0126] 对照组1是由5％的石膏粉、95％的水泥组成。
[0127] 2、六价铬含量测试方法：按照GB31893—2015《水泥中水溶性铬(Ⅵ)的限量及测定方法》进行测定。
[0128] 3、抗渗等级测试方法：按照《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193规定进行测定。
[0129] 数据分析
[0130] 表1是实施例1‑22和对比例1‑6中水泥凝结材料的抗折、抗渗性能测试参数表[0131]
[0132]
[0133] 表2是实施例1‑12和对比例1‑3中水泥凝结材料的抗折强度测试参数表[0134]
[0135]
[0136] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例中制备的水泥凝结材料的抗渗等级可达P12、六价铬含量含量低于10mg/kg，且其抗压强度和抗折强度与对照组的抗压强度和抗折强度相近，甚至通过优化功能助剂和/或功能性粉料和/或预制不锈钢渣集料粒度，可实现所制备的水泥凝结材料物化性能稍优于对照组的物化性能，起到有效消耗不锈钢渣的堆存量的作用且满足常规水泥凝结材料的使用需求，为基建事业做贡献。
[0137] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，本申请的开发关键在于对需要不锈钢渣的预制处理(实施例1、实施例18、实施例22的预制处理方法均可，差距在于最终成品水泥凝胶材料的物化性能)，若不进行预制处理则无法满足常规水泥凝结材料的使用需求。此外，对α‑石膏粉的选择和功能助剂的选配上进行优化，也是有助于改善最终成品水泥凝胶材料的抗压强度、抗折强度、抗渗性能。从小试结果可知，优选方案为实施例15、实施例20、实施例22。
[0138] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例1与实施例2相对比可知，采用α‑石膏粉可改善成品水泥凝胶材料的抗压强度、抗折强度。
[0139] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例1与对比例3‑4相对比可知，预制不锈钢渣的掺杂量控制在40‑80wt％为宜，优选60wt％。
[0140] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例1与实施例5‑9相对比可知，采用水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维组成的功能助剂课改善成品水泥凝胶材料的抗压强度、抗折强度、抗渗性能；且功能助剂的用量在1.8‑3.0wt％较好，优选3.0wt％。
[0141] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例6与实施例8‑9相对比可知，水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维的质量比控制在(1‑2):(8‑9)相对较好，优选水泥激发剂和经过表面处理的无碱玻璃短纤维以质量比为2:8，所准备的成品水泥凝胶材料的综合性能和成本相对较优。
[0142] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例1、实施例10‑17与对比例1相对比可知，采用本申请中的预制处理方法将功能性粉料为炭黑、二氧化硅、黏土、硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、碳酸钙晶须中的至少一种负载固定于安定处理的不锈钢渣表面，所制备的成品水泥凝胶材料的综合性能较好，满足常规水泥凝结材料的使用需求。优先地，功能性粉料是由炭黑、二氧化硅、硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比(20‑40)：(10‑30)：(20‑50)：(3‑5)组成，进一步优选，功能性粉料是由炭黑、二氧化硅、硅酸三钙、碳酸钙晶须以质量比30：15：50：5组成。
[0143] 结合实施例1‑22和对比例1‑6并结合表1‑2可以看出，实施例15于实施例18‑21相对比可知，预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：15‑30wt％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、20‑50wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、10‑30wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、余量为粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料，所制备的成品水泥凝胶材料的抗压强度和抗折强度较优，不仅满足常规水泥凝结材料的使用需求，而且可优化水泥凝结材料的物化性能。优选地，预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：25％的粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、40wt％的粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％的粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％的粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料。
[0144] 综上所述，本申请对不锈钢渣进行预制处理，可改善预制的不锈钢渣与水泥的相容性和提升自身的水化反应速率，进而保证所制备的水泥凝结材料物化性能，同时可提升自身的掺杂量，实现生产不锈钢渣再开发水泥凝结材料的目的。本申请对不锈钢渣进行预制处理，提升了不锈钢渣的利用率，通过开发以不锈钢渣为主的水泥凝结材料生产线，不仅可有效降低不锈钢渣的堆存量，起到保护生态安全的作用，而且可降低对常规水泥的依赖，降低生产成本。
[0145] 实施例23：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE(台塑8010HDPE，熔体流动率86)、12％的800目碳酸钙(上海亮江钛白化工制品有限公司)、16％的杂木粉(南昌鑫华胜木业有限公司‑破碎筛出的600目杂木粉)、3％的邵氏硬度80A的TPU(1180A10巴斯夫TPU)、3％的马来酸酐接枝聚丙烯(日本三井化学AT2937)、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉(上海亮江钛白化工制品有限公司)、36％的实施例10中制备的预制不锈钢渣。
[0146] 一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料的制备方法如下：
[0147] S1，预制不锈钢渣的制备，参见实施例1中预制不锈钢渣的制备方法；
[0148] S2，采用40g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550对240g的800目碳酸钙、320g的杂木粉、60g的2000目钛白粉、720g的实施例10制备的预制不锈钢渣进行干法搅拌表面处理，以200rpm搅拌4h，得到表面改性的混合料；
[0149] S3，将计量准确的表面改性的混合料、400g的低压聚乙烯HDPE、60g的邵氏硬度80A的TPU、60g的马来酸酐接枝聚丙烯、20g的抗氧化剂1098、4g的抗氧化剂168、16g的UV‑326、表面处理剂、20g的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、40g的硬脂酸锌混合均匀后至于双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，挤出参数如下：第一加热区间为160‑165℃，第二加热区间为175‑180℃，第三加热区间为190‑200℃，第四加热区间为200‑205℃，第五加热区间为200‑‑1 ‑1
205℃，压力为120～130MPa，主机转速200r*min ，喂料速度30r*min ，制备所得成品钙塑材料母粒。
[0150] 实施例24与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例1中的预制不锈钢渣。
[0151] 实施例25与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例11中的预制不锈钢渣。
[0152] 实施例26与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例14中的预制不锈钢渣。
[0153] 实施例27与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例15中的预制不锈钢渣。
[0154] 实施例28与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例18中的预制不锈钢渣。
[0155] 实施例29与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例19中的预制不锈钢渣。
[0156] 实施例30与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例20中的预制不锈钢渣。
[0157] 实施例31与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例21中的预制不锈钢渣。
[0158] 实施例32与实施例23的区别在于：预制不锈钢渣采用的是实施例22中的预制不锈钢渣。
[0159] 实施例33与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、20％的800目碳酸钙、10％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、34％的实施例10中制备的预制不锈钢渣。
[0160] 实施例34与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、10％的800目碳酸钙、10％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、44％的实施例10中制备的预制不锈钢渣。
[0161] 对照组1与实施例23的区别在于：钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、48％的800目碳酸钙、16％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉。
[0162] 对照组2与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、12％的800目碳酸钙、16％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、3％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、36％的实施例10中制备的预制不锈钢渣。
[0163] 对照组3与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、12％的800目碳酸钙、16％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、36％的粒径600‑800目的不锈钢渣。粒径600‑
800目的不锈钢渣是采用市售的预制不锈钢渣进行破碎后600‑800目筛网筛出所得。
[0164] 对照组4与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、12％的800目碳酸钙、16％的杂木粉、6％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、
2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、
3％的2000目钛白粉、36％的实施例10中的预制不锈钢渣。
[0165] 对照组5与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、6％的800目碳酸钙、16％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、44％的实施例10中的预制不锈钢渣。
[0166] 对照组6与实施例23的区别在于：一种利用预制不锈钢渣制备的钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：20％的低压聚乙烯HDPE、16％的杂木粉、3％的邵氏硬度80A的TPU、3％的马来酸酐接枝聚丙烯、1％的抗氧化剂1098、0.2％的抗氧化剂168、0.8％的UV‑326、2％的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550、1％的3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷、2％的硬脂酸锌、3％的2000目钛白粉、48％的实施例10中的预制不锈钢渣。
[0167] 对照组7：钙塑材料是由以下质量百分数的原料组成：32％的低压聚乙烯HDPE、3％的增塑剂‑C24H3804(上海彩仙机电化工有限公司)、2％的偶联剂YSiX3(A‑174，广州市开云化工有限公司)、55％的碳酸钙(细度:1250目，中国石化中原石油化工有限责任公司)、5％的硅藻土(SH‑500，2540目，吉林省海华硅藻土有限公司)、1％的抗氧化剂1010、2％的硬脂酸锌。
[0168] 检测方法/试验方法
[0169] 1、力学强度测试抗压强度和断裂伸长率：按照ISO527‑1‑2019/‑2‑2012测试方法进行测定，测试数量为5根，取平均值。
[0170] 2、抗冲击性能测试方法：简支梁无缺口冲击按照ISO179‑1eA‑2010测试，试样尺寸80mm×10mm×4mm，摆锤能量8.0J，重复冲击10次，观察是否出现裂纹或者断裂，测试数量为
10根。
[0171] 3、23℃简支梁缺口冲击测试：按照ISO179‑1eA‑2010，试样尺寸80mm×10mm×4mm；A型缺口；摆锤能量4.0J；冲击速度2.9m/s；跨距：62mm。
[0172] 表3是实施例23‑34和对照组1‑7中钙塑材料的测试参数表
[0173]
[0174] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与实施例24‑27对比可知，采用实施例15中的预制不锈钢渣所制备的钙塑材料力学性能相对较优。
[0175] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与实施例29‑32对比可知，预制不锈钢渣的粒度对钙塑材料力学性能有影响，预制不锈钢渣为集料，是由以下不同粒度的不锈钢渣筛分料组成：25％粒度为<3um的不锈钢渣筛分料、40wt％粒度为3‑8um的不锈钢渣筛分料、25wt％粒度为8‑15um的不锈钢渣筛分料、10wt％粒度为15‑30um的不锈钢渣筛分料，所制备的钙塑材料力学性能相对较优。
[0176] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与实施例33‑34、对比例5‑6对比可知，钙塑材料配方中含有10‑20％的碳酸钙对所制备的钙塑材料力学性能具有积极作用。
[0177] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与对比例1和对比例7对比可知，本申请所制备的钙塑材料性能与常规的碳酸钙制钙塑材料相近，且在韧性、抗冲击性能方面本申请中的钙塑材料取得优势。
[0178] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与对比例2对比可知，表面处理剂是由γ‑氨丙基三乙氧基硅烷KH‑550和3‑异氰酸丙基三乙氧基硅烷以质量比10:(2‑5)组成，可改善所制备的钙塑材料的力学性能。
[0179] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与对比例3对比可知，未经预制处理的不锈钢渣与钙塑材料中树脂材料的相容性相对较差导致整体的力学强度和韧性偏差，经过本申请预制处理的不锈钢渣可替代部分碳酸钙粉使用，实现了对预制不锈钢渣进行深度开发利用。
[0180] 结合实施例23‑34和对照组1‑7并结合表3可以看出，实施例23与对比例4对比可知，相容剂是由马来酸酐接枝聚丙烯和邵氏硬度60‑90A的TPU以质量比1:1组成，可改善所制备的钙塑材料的力学性能。
[0181] 综上所述，本申请中将预制不锈钢渣运用于钙塑材料的生产，是业界首次将预制不锈钢渣应用于钙塑材料中替换碳酸钙粉使用，所制备的钙塑材料性能与常规的碳酸钙制钙塑材料相近，而且预制不锈钢渣制钙塑材料在抗冲击性能方面有了改善，在韧性、抗冲击性能方面本申请中的钙塑材料取得了明显进步。
[0182] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
