冶金固废处理用无机粘结剂制造技术

本发明专利技术公开了一种冶金固废处理用无机粘结剂，所述无机粘结剂包括氯化镁、氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素，所述氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素为粉末状态组成干组分，所述氯化镁呈水溶液状态为湿组分。本发明专利技术的无机粘接剂具有成本低、易操作、环境污染少、固化收缩率小、高温强度大并能在较低温度固化的特点。保证了固废压块作为冶炼原料所需要的抗压强度，特别具备了压块的耐高温强度，非常适合将冶金固废大量用于循环再生产，避免固废资源的浪费和对环境的污染。

Inorganic binder for metallurgical solid waste treatment

The invention discloses an inorganic binder for solid waste treatment of metallurgy. The inorganic binder comprises magnesium chloride, magnesium oxide, sodium metaphosphate and methyl cellulose. The magnesium oxide, sodium metaphosphate and methyl cellulose are dry components in powder state, and the magnesium chloride is in aqueous solution state as wet components. The inorganic adhesive of the invention has the characteristics of low cost, easy operation, less environmental pollution, small curing shrinkage, high temperature strength and curing at lower temperature. It ensures the compressive strength of solid waste compactor as smelting raw material, especially the high temperature strength of compactor. It is very suitable for recycling metallurgical solid waste to avoid waste of solid waste resources and environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
冶金固废处理用无机粘结剂
本专利技术属于冶金固废处理领域，具体涉及一种冶金固废处理用无机粘结剂。
技术介绍
冶金固废是指冶金工业生产过程所产生的各种固体废弃物，其主要成分是冶炼炉中的高炉渣；钢渣；有色金属冶炼过程中产生的各种有色金属渣，如铜渣、铝渣、锌渣、镍渣等等；以及从铝土矿提炼氧化铝排出的赤泥以及轧钢过程产生的少量氧化铁渣。冶金固体废物的固化成块循环再利用在固废处理中占有举足轻重的地位。经其他无害化、减量化处理的废物都要全部或部分地经过固化处理才能进行最终处置或利用。目前已经应用和正在开发的固化成块粘接剂有水泥系列、石灰系列、有机系列、无机系列等。其中水泥、石灰系列粘接剂冷固工艺简单、成本低，为最常用的危险废物固化方法。有机粘接剂固化工艺由于粘接剂高成本和髙能耗，推广和应用受到一定限制，仍局限于放射性废物的处理。由于冶金固废处理处置领域强调减量、资源再利用的基本原则，所以冶金固废处理用粘接剂不仅要考虑成本、减量化和冷态强度的因素，还需考虑固废压块进入冶金二次工序时的高温强度稳定性和对工艺设备的影响上。而所有的有机粘接剂都不耐高温，如环氧树脂、酚醛树脂及聚酯树脂粘接剂耐热度不高于100℃，复合树脂粘接剂的耐温不超过250℃,“塑料王”聚四氟乙烯的耐温也不及400℃，冶金固废循环再利用常用温度超过1000℃，这时只有采用无机粘接剂。现有技术中镁水泥是一种固化型胶粘剂，是因水合反应而快速固化的高强度水泥，在200℃下失去结晶水.其反应方程式如下：MgCl2+3(5)MgO+9H2O→3(5)Mg(OH)2·MgCl2·8H2O。反应生成物以5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相为主、3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相及Mg(OH)2共存的3种物相，其中5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相是比较稳定的结晶相，是一种具有硬度和防水特征的混合物。用MgO、MgCl2作为冶金固废的粘结剂，当固废加入成型时所需的水分，3者结合便会迅速形成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相，该结晶相呈微细针状，且随着硬化不断继续，这些微细针状晶体相互交织成网状连接固废颗粒。由于5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O结晶相比较稳定，可以使固废压块具有较高的抗压强度和跌落强度，但进一步研究发现，按此得到的压块耐水性和耐酸性较差。针对上述缺陷，对于固废处理用粘结剂领域开发一种既耐高温又抗老化性好、抗水性能好得环保型粘结剂是非常有必要的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种冶金固废处理用无机粘结剂，所述粘结剂可以实现既耐高温又耐水耐酸，并成本低廉，材料环保。为实现上述专利技术目的，具体提供了如下所述的技术方案：冶金固废处理用无机粘结剂，所述无机粘结剂包括氯化镁、氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素。优选的，所述氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素为粉末状态组成干组分，所述氯化镁呈水溶液状态为湿组分。优选的，按质量份数计，所述干组分中各组分占比为：氧化镁65-70％，偏磷酸钠15-25％，甲基纤维素5-10％。进一步优选的，所述湿组分的质量浓度为30-35％。优选的，所述干组分与湿组分的配比遵循：干组分所含氧化镁与湿组分所含氯化镁的摩尔比为在6-8:1。优选的，所述冶金固废处理用无机粘结剂，所述干组分制备方法如下：1)按配比称取相应份量的氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素。2)将步骤1)所取配料进行破碎得粉料并混匀，3)将混合粉料隔绝水分，密封保存。优选的，步骤2)所得粉料粒度小于0.2mm。本专利技术的有效效果在于：本专利技术所述粘接剂中氧化镁与氯化镁水溶液以一定比例配合，可胶凝硬化成具有一定物理力学性能的硬化体，称之为菱镁水泥。菱镁水泥作为一种新型水泥，具有粘接力强、轻质高强、防火隔热、节能环保等优势。所述粘接剂中偏磷酸钠与铝、镁和铬的金属氧化物、卤化物等在200℃反应，生成相应的磷酸铝、镁的胶料，具有极好的热稳定性和高温强度，且耐水性好。所述的甲基纤维素具有独特的热胶凝性质，可以改善压块的脆性；本专利技术具体创新点如下：1)耐高温，无机胶粘剂本身可承受1000℃左右或更高的温度。保证了压块进入二道工序时的现状完整性，维持了入炉原料的透气性并获得了稳定的生产技术经济指标；2)抗老化性好、抗水性能好、收缩率和脆性小，能很好解决压块需要长时间堆放养护和转运以便获得强度的问题；3)有害元素少，解决了压块带入较多杂质使得二次污染明显增多的问题，因为粘接剂的主要渣相成分是MgO，对炉衬有保护作用；4)成本低，粘接剂主要成分均能方便购买，且成本低廉，能够以最简单和最经济的方式处理固废的二次资源，有利于环境保护和资源综合利用。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术进行更加详细的阐述。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。实施例1：处理红土矿粉按重量百分比，如以下比例配制10公斤原料：红土矿粉50％，除尘灰50％；外加2.5％的粘结剂干组分，按质量分数计，粘结剂干组分中各组分占比为：氧化镁65％，偏磷酸钠25％，甲基纤维素10％。将上述加入料加入混料机里混匀，加入3％的30％氯化镁水溶液，喷水，水分总量控制9％，转动10分钟，然后加入压机中，设定压机压力5吨，启动压机压块，压块脱模后后在自然条件下放置24小时以上，即得到冷固压块。测定室温时0.5米落下和抗压强度；压块待干燥后放入1100℃还原气氛下的炉内，恒温40min，取出并测其强度。经测试，常温情况下压块表面光滑，无脱落，0.5米落下强度大于12次，抗压强度大于1000N；在1100℃高温还原性气氛下放置30分钟，取出仍能保持现状完整，抗压强度大于100N，非常适合作为转运并作为回转窑和电炉的冶炼原料。该压块充分利用了钢铁厂二次资源，解决了富含铁、镍的矿粉、除尘灰如何处理的难题，减少了土地占用，避免了环境污染，具有良好的经济性和环保价值。实施例2：处理铁屑和转炉灰按重量百分比，如以下比例配制10公斤原料：铁屑35％，转炉灰65％；外加2.5％的粘结剂干组分，按质量分数计，粘结剂干组分中各组分占比为：氧化镁70％，偏磷酸钠25％，甲基纤维素5％。将上述加入料加入混料机里混匀，加入3％的30％氯化镁水溶液，喷水，水分总量控制9％，转动10分钟，然后加入压机中，设定压机压力5吨，启动压机压块，压块脱模后后在自然条件下放置24小时以上，即得到冷固压块。测定室温时0.5米落下和抗压强度；压块待干燥后放入1100℃还原气氛下的炉内，恒温40min，取出并测其强度。经测试，常温情况下压块表面光滑，无脱落，0.5米落下强度大于15次，抗压强度大于1000N；在1100℃高温还原性气氛下放置30分钟，取出仍能保持现状完整，抗压强度大于100N，非常适合作为转运并作为高炉和电炉的冶炼原料。该压块充分利用了钢铁厂二次资源，避免了烧结过程中又造成二次污染，具有良好的经济性和环保价值。对比实施例将现有常用的无机粘结剂与本专利技术所述粘结剂运用于红土矿粉压块成型，测试压块抗压强度。试验步骤如下：①配制10公斤原料：其中红土矿粉50％，除尘灰50％；共7组；②按质量比例，向7组中分别添加5％的水泥，7％的水泥，3％的水玻璃，5％的水玻璃，2.5％的膨润土，3.5％的膨润土，3％的新型粘结剂，按质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.冶金固废处理用无机粘结剂，其特征在于：所述无机粘结剂包括氯化镁、氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素。

【技术特征摘要】
1.冶金固废处理用无机粘结剂，其特征在于：所述无机粘结剂包括氯化镁、氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素。2.根据权利要求1所述冶金固废处理用无机粘结剂，其特征在于，所述氧化镁、偏磷酸钠、甲基纤维素为粉末状态组成干组分，所述氯化镁呈水溶液状态为湿组分。3.根据权利要求2所述冶金固废处理用无机粘结剂，其特征在于，按质量分数计，所述干组分中各组分占比为：氧化镁65-70％，偏磷酸钠15-25％，甲基纤维素5-10％。4.根据权利要求2所述冶金固废处理用无机粘结剂，其特征在于，所述湿组分的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明远，万新，石敬轩，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50