一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色冶金廢渣資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水淬鎳鐵渣的處 理方法，尤其是一種利用紅土鎳礦火法冶煉鎳鐵產(chǎn)生的水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著紅土礦火法冶煉鎳鐵合金規(guī)模逐步擴(kuò)大，紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣的 排放量逐漸增多。2011年我國(guó)全年鎳鐵合金含鎳量達(dá)25萬(wàn)噸，伴隨產(chǎn)生的固體廢渣超過(guò) 1500萬(wàn)噸，2015年，預(yù)計(jì)鎳鐵渣的總排放量將接近一億噸，超過(guò)銅渣、錳渣等冶金渣的排放 總量，約占到冶金渣總排放量的五分之一，成為第四大固體廢物。國(guó)內(nèi)對(duì)鎳鐵渣的利用率較 低，除了少部分作為礦井填充料，大部分只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的堆存，不僅浪費(fèi)資源，而且占用 大量土地，污染環(huán)境。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)對(duì)鎳鐵渣的綜合利用技術(shù)針對(duì)的均是硫化鎳礦鎳鐵渣，主要有：替代鐵 粉做水泥熟料的鐵質(zhì)原料；作為礦井充填混合材料；生產(chǎn)堿激發(fā)水泥；鎳鐵渣回收鐵和生 產(chǎn)微晶玻璃。紅土礦水淬鎳鐵渣與硫化鎳礦鎳鐵渣相比由于含鐵量低，活性低，穩(wěn)定性較 差，使其利用途徑受到很大的限制。
[0004] 生產(chǎn)水泥混合材料是冶金廢渣較常用的主要利用方式之一。紅土鎳礦的水淬鎳鐵 渣活性低，穩(wěn)定性差，不能直接用于制備凝膠材料，其本身較脆，且有一定的玻璃空腔，也不 宜直接作為骨料在混凝土中使用。專(zhuān)利CN103613332A《一種集料摻鎳渣的高強(qiáng)混凝土》將 鎳渣作為集料的一部分加入C60混凝土中，改善集料的級(jí)配問(wèn)題，每立方米混凝土中鎳渣 的摻量為320~420kg。由于水淬鎳鐵渣本身較脆，不適宜作為混凝土骨料使用，所以紅土 鎳礦的水淬鎳鐵渣不適用于該專(zhuān)利混凝土的制備。
[0005] 專(zhuān)利CN1318528A《一種水泥和混凝土高效摻合料及生產(chǎn)工藝》將鋼渣、錳渣、鎂渣、 鎳渣、礦渣等冶金廢渣經(jīng)預(yù)處理后，根據(jù)各廢渣的成分和激發(fā)劑一同進(jìn)行配料，物料經(jīng)單獨(dú) 磨細(xì)、混合磨細(xì)兩個(gè)步驟磨至一定粒度后作為活性混合材料加入生產(chǎn)水泥或混凝土，廢渣 在水泥中的摻入量為30%~80%，在混凝土中可取代10%~50%的水泥。由于《通用硅酸鹽 水泥》（GB175-2007 )規(guī)定，礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù) 合硅酸鹽水泥中，MgO含量不超過(guò)6%，若水泥中MgO含量大于6%時(shí)，需進(jìn)行水泥壓蒸安定 性試驗(yàn)并合格。所以，為了達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，該專(zhuān)利中水泥及混凝土中鎳鐵渣的摻量應(yīng)十分有 限。
[0006] 專(zhuān)利CN102786239A《一種鎳爐渣生產(chǎn)水泥的方法》將紅土礦鎳鐵渣與硅酸鹽穩(wěn)定 劑濕磨，于一定溫度下保溫穩(wěn)定2~3天后作為輔助凝膠材料摻入水泥。該法鎳鐵渣摻量 較大，但鎳鐵渣需先進(jìn)行穩(wěn)定處理，制備過(guò)程復(fù)雜，處理時(shí)間較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)存在的不足，提供一種渣利用率高、制備方法簡(jiǎn)單 的利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用如下技術(shù)方案： 一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，是將水淬鎳鐵渣經(jīng)烘干、細(xì)磨、分級(jí)后得到細(xì) 渣和粗渣，向所述細(xì)渣中加入激發(fā)劑并充分混合，使所述細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝 膠材料代替部分水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子用于混凝土配制；每立方米鎳鐵渣混 凝土中，水泥的質(zhì)量為150~472kg ;所述活化后細(xì)渣的質(zhì)量為30~260kg ;所述粗渣的質(zhì) 量為58~472kg ;砂子的質(zhì)量為203~772kg ;石子的質(zhì)量為0~1250kg ;減水劑質(zhì)量為膠 凝材料(指水泥和活化后的細(xì)渣）總質(zhì)量的〇. 4%~2%。
[0009] 進(jìn)一步地，將所述水淬鎳鐵渣細(xì)磨至粒度為4~5mm以下，分級(jí)粒度為70~ 100 μ m〇
[0010] 進(jìn)一步地，所述激發(fā)劑為石灰、石膏、碳酸鈉、氫氧化鈉、水玻璃、水化硅酸鈣、水化 鋁酸鈣或水化硅鋁酸鈣中的一種或幾種。
[0011] 進(jìn)一步地，所述激發(fā)劑的用量為細(xì)渣質(zhì)量的〇. 1%~10%。
[0012] 進(jìn)一步地，所述水淬鎳鐵渣的細(xì)磨步驟采用一段磨礦或多段磨礦。
[0013] 進(jìn)一步地，所述減水劑為聚羧酸系減水劑或萘系減水劑。
[0014] 本發(fā)明中，水淬鎳鐵渣具有潛在的火山灰質(zhì)活性，但其活性較低，水化速度較慢， 膠凝性能較差，通過(guò)加入適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)劑能夠促進(jìn)其活性激發(fā)，可以明顯改善鎳鐵渣的活性， 加快其水化進(jìn)程，提高鎳鐵渣在水泥中的摻量和鎳鐵渣水泥的強(qiáng)度，從而制備出高強(qiáng)度的 混凝土。水淬鎳鐵渣中的非活性成分(粗渣)經(jīng)分離后作為砂子使用可以改善細(xì)骨料的級(jí)配 和混凝土的和易性。
[0015] 綜上，本發(fā)明提供的水淬鎳鐵渣混凝土的生產(chǎn)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu) 占 . 本發(fā)明將水淬鎳鐵渣細(xì)渣經(jīng)活性激發(fā)后作為輔助性凝膠材料，水淬鎳鐵渣粗渣作為集 料分別加入混凝土中，可以顯著提高水淬鎳鐵渣在混凝土中的摻量，改善混凝土集料的級(jí) 配問(wèn)題和和易性，同時(shí)提高混凝土的強(qiáng)度和抗腐蝕性，大幅降低混凝土成本。配合使用聚羧 酸系尚性能減水劑或蔡系尚效減水劑，可降低用水20%~30%，同時(shí)可提尚水泥基材料的致 密度和混凝土的強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017] 實(shí)施例1 實(shí)施例1所用水淬鎳鐵渣成分如表1所示： 表1實(shí)施例1水淬鎳鐵渣成分
一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，包括以下步驟： 將水淬鎳鐵渣先進(jìn)行烘干，采用二段磨礦將水淬鎳鐵渣細(xì)磨至5mm以下，以80 μ m分 級(jí)，得到粒度在80 μm以下的細(xì)渣和80 μm以上的粗渣，向細(xì)渣中加入相當(dāng)于細(xì)渣質(zhì)量7% 的碳酸鈉和3%的石膏作為激發(fā)劑并充分混合，細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝膠材料代 替水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子用于混凝土配制，減水劑采用聚羧酸系高性能減水 劑；混凝土的用料配比和性能如表2所示： 表2實(shí)施例1混凝土用料配比及性能
實(shí)施例2 一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，采用實(shí)施例1所用水淬鎳鐵渣，包括以下步 驟： 將水淬鎳鐵渣烘干，采用二段磨礦將水淬鎳鐵渣細(xì)磨至4_以下，以90 μ m分級(jí)，得到 粒度在90 μ m以下的細(xì)渣和90 μ m以上的粗渣，細(xì)渣中加入相當(dāng)于細(xì)渣質(zhì)量0. 1%的氫氧化 鈉作為激發(fā)劑并充分混合，細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝膠材料代替水泥，粗渣作為細(xì) 骨料代替部分砂子用于混凝土配制，減水劑采用聚羧酸系高性能減水劑；混凝土的用料配 比和性能如表3所示： 表3實(shí)施例2混凝土用料配比及性能
實(shí)施例3 實(shí)施例3所用水淬鎳鐵渣成分如表4所示： 表4實(shí)施例3水淬鎳鐵渣成分
一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，包括以下步驟： 將水淬鎳鐵渣烘干，細(xì)磨至5mm以下，以70 μ m分級(jí)，得到粒度在70 μ m以下的細(xì)渣和 70 μ m以上的粗渣，細(xì)渣中加入相當(dāng)于細(xì)渣質(zhì)量3%的氫氧化鈉和2%的石灰作為激發(fā)劑并充 分混合，細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝膠材料代替水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子 用于混凝土配制，減水劑采用萘系高效減水劑；混凝土的用料配比和性能如表5所示： 表5實(shí)施例3混凝土用料配比及性能
實(shí)施例4 一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，采用實(shí)施例3所用的水淬鎳鐵渣，包括以下 步驟： 將水淬鎳鐵渣烘干，細(xì)磨至5mm以下，以100 μ m分級(jí)，得到粒度在100 μ m以下的細(xì)渣 和100 μ m以上的粗渣，細(xì)渣中加入相當(dāng)于細(xì)渣質(zhì)量7%的水化硅酸鈣作為激發(fā)劑并充分混 合，細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝膠材料代替水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子用于 混凝土配制，減水劑采用萘系高效減水劑；混凝土的用料配比和性能如表6所示： 表6實(shí)施例4混凝土用料配比及性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，是將水淬鎳鐵渣經(jīng)烘干、細(xì) 磨、分級(jí)后得到細(xì)渣和粗渣，向所述細(xì)渣中加入激發(fā)劑并充分混合，使所述細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑 活化后作為輔助凝膠材料代替部分水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子用于混凝土配制； 每立方米鎳鐵渣混凝土中，水泥的質(zhì)量為150~472kg ;所述活化后細(xì)渣的質(zhì)量為30~ 260kg ;所述粗渣的質(zhì)量為58~472kg ;砂子的質(zhì)量為203~772kg ;石子的質(zhì)量為0~ 1250kg ;減水劑質(zhì)量為膠凝材料總質(zhì)量的0. 4%~2%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，將所 述水淬鎳鐵渣細(xì)磨至粒度為4~5mm以下，分級(jí)粒度為70~100 ym。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，所述 激發(fā)劑為石灰、石膏、碳酸鈉、氫氧化鈉、水玻璃、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣或水化硅鋁酸鈣 中的一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，所述 激發(fā)劑的用量為細(xì)渣質(zhì)量的〇. 1%~10%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，所述 水淬鎳鐵渣的細(xì)磨步驟采用一段磨礦或多段磨礦。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，其特征在于，所述 減水劑為聚羧酸系減水劑或萘系減水劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種利用水淬鎳鐵渣生產(chǎn)混凝土的方法，是將水淬鎳鐵渣經(jīng)烘干、細(xì)磨、分級(jí)后得到細(xì)渣和粗渣，向所述細(xì)渣中加入激發(fā)劑并充分混合，使所述細(xì)渣經(jīng)激發(fā)劑活化后作為輔助凝膠材料代替部分水泥，粗渣作為細(xì)骨料代替部分砂子用于混凝土配制；每立方米鎳鐵渣混凝土中，水泥的質(zhì)量為150～472kg；所述活化后細(xì)渣的質(zhì)量為30～260kg；所述粗渣的質(zhì)量為58～472kg；砂子的質(zhì)量為203～772kg；石子的質(zhì)量為0～1250kg；減水劑質(zhì)量為膠凝材料總質(zhì)量的0.4%～2%。本發(fā)明可以顯著提高水淬鎳鐵渣在混凝土中的摻量，改善混凝土集料的級(jí)配問(wèn)題和和易性，同時(shí)提高混凝土的強(qiáng)度和抗腐蝕性，大幅降低混凝土成本。
【IPC分類(lèi)】C04B18/14, C04B28/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105016690
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510440419
【發(fā)明人】呂清華, 朱紀(jì)念, 陳國(guó)舉, 劉萬(wàn)超, 孔令軍, 孫淵君, 楊鴻
【申請(qǐng)人】金川集團(tuán)股份有限公司, 中國(guó)鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日