大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚及其制備方法，屬于工業(yè)固體廢棄物資源化
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎳是一種戰(zhàn)略物資，被譽(yù)為"工業(yè)維生素"，在國(guó)防和民用工業(yè)中均具有廣泛的用 途，因此，我國(guó)鎳消費(fèi)量增長(zhǎng)迅速，導(dǎo)致大量的鎳渣產(chǎn)生。由紅土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬 后產(chǎn)生的水淬鎳渣、空冷鎳渣，其主要成分均由3102、1%016203^1203、0 &0等組成；其中， 水淬鎳渣僅含有少量的鎂橄欖石和Si02結(jié)晶相，其余均以玻璃態(tài)物質(zhì)存在，經(jīng)球磨后具有 潛在的火山灰活性，而空冷鎳渣較為堅(jiān)硬，破碎后仍具有較高的強(qiáng)度。因此，這兩種形態(tài)的 鎳渣均可以作為建筑材料加以利用，以減少其堆積對(duì)環(huán)境造成的污染。
[0003] 目前對(duì)鎳渣的資源化利用以有價(jià)金屬回收為主，但有價(jià)金屬回收后仍存在大量的 廢渣亟待處理。專利CN102703696A采用多次分段浸出、萃取工藝回收鐵、鉻、鎳和鎂。專利 CN104120209A中，鎳渣在還原劑作用下形成含鎳鐵水和熔渣，含鎳鐵水可用于煉鐵。專利 CN103643043A則將鎳渣在高溫處理和碳粉反應(yīng)條件下分別制備金屬鎂、金屬鐵、碳化硅、電 石等物質(zhì)。專利CN103553333A和CN103708731A均介紹了一種鎳渣在氧化劑和澄清劑作 用下經(jīng)高溫熔融制備鎳渣微晶玻璃的方法。利用鎳渣制備微晶玻璃，其附加值較高，但需高 溫煅燒，能耗較大，不利于節(jié)能降耗。專利CN103613332A中，鎳渣被作為高強(qiáng)混凝土集料的 一部分，用以改善集料的級(jí)配，其消耗量較小。專利CN103408277A以水淬鎳渣為主要原材 料，配以工業(yè)廢渣、石灰、水泥和適量水，模壓成型后經(jīng)蒸氣養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)而制備了一種新 型鎳渣磚，但鎳渣磚強(qiáng)度普遍較低，各配比強(qiáng)度差異也較大，難以取代具有較高強(qiáng)度的燒結(jié) 磚進(jìn)行應(yīng)用。
[0004] 因此，目前尚沒有一種既能夠大量消耗鎳渣，又能制備出強(qiáng)度較高的鎳渣磚及其 工藝方法，以取代"禁黏"后燒結(jié)磚市場(chǎng)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚及其制 備方法，鎳渣消耗量大，達(dá)75 %以上，鎳渣資源化和環(huán)境保護(hù)效益顯著；制備的鎳渣磚強(qiáng) 度較高，達(dá)到MU20非燒結(jié)磚的要求，可以作為燒結(jié)磚的有效替代品，降低了能耗和生產(chǎn)成 本，具有明顯的節(jié)能降耗效益；成型與養(yǎng)護(hù)工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種由淬鎳渣、空冷鎳渣為主要原料的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：該鎳渣磚各 組分按照如下質(zhì)量份數(shù)配制而成： 水淬鎳渣 50~75份 空冷鎳渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 減水劑 用量為使用水泥質(zhì)量的〇.〇1~〇.〇8 %。
[0007] 水淬鎳渣、空冷鎳渣均為紅土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬后產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。
[0008] 水淬鎳渣經(jīng)球磨后,粒徑小于80 Mm的細(xì)鎳渣占整個(gè)球磨后水淬鎳的質(zhì)量百分比 不少于50 %。
[0009] 空冷鎳渣采用顎式破碎機(jī)破碎，其出料口間距調(diào)整為10 mm ;破碎后空冷鎳渣經(jīng)篩 分取其粒徑4. 75~9. 5 mm進(jìn)行使用。
[0010] 砂子為普通河砂，其細(xì)度模數(shù)大于2. 2。
[0011] 水泥為42. 5級(jí)硅酸鹽水泥。
[0012] 所述的減水劑為市售聚羧酸系高效減水劑，其固含量為30 %，該百分比為質(zhì)量百 分比。
[0013] 一種所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚的制備方法，由以下步驟制成： 步驟1)、對(duì)水淬鎳渣進(jìn)行球磨：將水淬鎳渣置于普通水泥球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，控制鎳 漁、磨球的質(zhì)量比為1 : 1，球磨時(shí)間15~60 min ; 步驟2)、對(duì)空冷鎳渣進(jìn)行破碎與篩分：將空冷鎳渣置于顎式破碎機(jī)，破碎后的空冷鎳 禮:經(jīng)4. 75 mm和9. 5 mm篩子進(jìn)行振篩1~10 min ; 步驟3)、配料與成型：按配比稱取所需的球磨后的水淬鎳渣、破碎并篩分后的空冷鎳 渣、砂子和水泥干混均勻成為混合料；按配比量取水和配制好的減水劑逐漸加入混合料中 并攪拌均勻；然后將拌合物裝入模具，置于震實(shí)臺(tái)震實(shí)成型。
[0014] 所述步驟（1)中水淬鎳渣球磨后，粒徑小于80 Mm的細(xì)鎳渣占整個(gè)球磨后水淬鎳 的質(zhì)量百分比不少于50 % ;所述步驟（2)中采用顎式破碎機(jī)破碎空冷鎳渣時(shí)，其出料口間 距調(diào)整至10 mm;所述步驟（2)中空冷鎳渣經(jīng)破碎、篩分后，收集粒徑大于4. 75 mm和小于 9. 5 mm的空冷鎳渣作為鎳渣磚原料使用；所述步驟（3)中震動(dòng)成型時(shí)間為30~300 s。
[0015] 在步驟3)之后為步驟4)、拆模與養(yǎng)護(hù)：成型后的鎳渣磚經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)1天后進(jìn)行拆 模，然后再自然養(yǎng)護(hù)28天。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比所具有的優(yōu)點(diǎn)如下： 對(duì)于鎳渣制磚技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)主要是利用水淬鎳渣磚的潛在活性，與高活性的?；?爐渣(簡(jiǎn)稱礦粉，S95級(jí))一起，加入激發(fā)劑進(jìn)行化學(xué)激發(fā)，以提高其膠凝性能，從而降低水泥 的用量，形成具有較高強(qiáng)度的鎳渣-礦粉-水泥復(fù)合膠凝材料。與S95級(jí)礦粉相比，鎳渣活 性較低，其膠凝性能作用較弱。本發(fā)明將水淬鎳渣進(jìn)行球磨，破壞了較脆的玻璃態(tài)物質(zhì)，使 其在水化過程中具有更高的活性，以代替部分水泥而起到膠凝材料的作用，而難以磨損的 晶態(tài)物質(zhì)(主要為美橄欖石)具有較高的強(qiáng)度，則取代部分砂子，起到細(xì)骨料的作用。空冷鎳 渣經(jīng)破碎后，選擇粒徑4. 75~9. 5 mm使用，可以起到粗骨料的作用，從而與細(xì)鎳渣、少量砂子 一起形成良好的顆粒級(jí)配，加入適量的減水劑后，進(jìn)一步降低了水泥的用量，改善了其成型 性能，提高了其強(qiáng)度。
[0017] 本發(fā)明優(yōu)化配比下所制備的鎳渣磚與現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)化條件下制備的鎳渣磚配比與 力學(xué)性能如表1所示。
[0018] 表1本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)化條件下制備的鎳渣磚配比與力學(xué)性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種由水淬鎳渣、空冷鎳渣為主要原料的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：該鎳 渣磚各組分按照如下質(zhì)量份數(shù)配制而成： 水淬鎳渣 50~75份 空冷鎳渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 減水劑 用量為使用水泥質(zhì)量的〇.〇1~〇.〇8 %。
2. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：水淬鎳渣、空冷鎳渣均為紅 土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬后產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。
3. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：水淬鎳渣經(jīng)球磨后，粒徑小 于80 Mm的細(xì)鎳渣占整個(gè)球磨后水淬鎳的質(zhì)量百分比不少于50 %。
4. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：空冷鎳渣采用顎式破碎機(jī) 破碎，其出料口間距調(diào)整為10 mm ;破碎后空冷鎳渣經(jīng)篩分取其粒徑4. 75~9. 5 mm進(jìn)行使 用。
5. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：砂子為普通河砂，其細(xì)度模 數(shù)大于2. 2。
6. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：水泥為42. 5級(jí)硅酸鹽水 泥。
7. 如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚，其特征在于：所述的減水劑為市售聚羧 酸系高效減水劑，其固含量為30 %，該百分比為質(zhì)量百分比。
8. -種如權(quán)利要求1所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚的制備方法，其特征在于：由以下步 驟制成： 步驟1)、對(duì)水淬鎳渣進(jìn)行球磨：將水淬鎳渣置于普通水泥球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，控制鎳 漁、磨球的質(zhì)量比為1 : 1，球磨時(shí)間15~60 min ; 步驟2)、對(duì)空冷鎳渣進(jìn)行破碎與篩分：將空冷鎳渣置于顎式破碎機(jī)，破碎后的空冷鎳 禮:經(jīng)4. 75 mm和9. 5 mm篩子進(jìn)行振篩1~10 min ; 步驟3)、配料與成型：按配比稱取所需的球磨后的水淬鎳渣、破碎并篩分后的空冷鎳 渣、砂子和水泥干混均勻成為混合料；按配比量取水和配制好的減水劑逐漸加入混合料中 并攪拌均勻；然后將拌合物裝入模具，置于震實(shí)臺(tái)震實(shí)成型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚的制備方法，其特征在于： 所述步驟（1)中水淬鎳渣球磨后，粒徑小于80 Mm的細(xì)鎳渣占整個(gè)球磨后水淬鎳的質(zhì) 量百分比不少于50 % ;所述步驟（2)中采用顎式破碎機(jī)破碎空冷鎳渣時(shí)，其出料口間距調(diào) 整至10 mm;所述步驟（2)中空冷鎳漁經(jīng)破碎、篩分后，收集粒徑大于4. 75 mm和小于9. 5 mm 的空冷鎳渣作為鎳渣磚原料使用；所述步驟（3)中震動(dòng)成型時(shí)間為30~300 s。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚的制備方法，其特征在于：在步驟3) 之后為步驟4)、拆模與養(yǎng)護(hù)：成型后的鎳渣磚經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)1天后進(jìn)行拆模，然后再自然養(yǎng)護(hù) 28天。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大摻量高強(qiáng)度鎳渣磚及其制備方法，該鎳渣磚按照如下各組分及其質(zhì)量百分比配制而成：水淬鎳渣50~75份、空冷鎳渣12~25份、砂子0~6份、水泥6~9份、減水劑用量為水泥質(zhì)量的0.01~0.08 %、水7~10份，鎳渣消耗量大，達(dá)75 %以上，鎳渣資源化和環(huán)境保護(hù)效益顯著；制備的鎳渣磚強(qiáng)度較高，達(dá)到MU20非燒結(jié)磚的要求，可以作為燒結(jié)磚的有效替代品，降低了能耗和生產(chǎn)成本，具有明顯的節(jié)能降耗效益；成型與養(yǎng)護(hù)工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。
【IPC分類】C04B28-00, C04B18-04
【公開號(hào)】CN104529312
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510025053
【發(fā)明人】汪瀟, 金彪, 楊留栓, 朱新峰, 張小婷, 李銳鐸
【申請(qǐng)人】河南城建學(xué)院
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日