一种机制砂及其应用制造技术

本发明专利技术特别涉及一种机制砂及其应用；属于建筑材料加工技术和环境保护领域。所述机制砂通过下述步骤制备：步骤一高温液态镍铁渣熔体从炉子渣口排出后，对其进行缓冷风淬冷却，得到镍铁渣；缓冷风淬冷却时，控制冷却速度小于等于70℃/s；步骤二将镍铁渣置于颚式破碎机进行一级破碎，步骤三将步骤二所得镍铁渣再置于高效细碎机中进行细碎破碎，制得镍铁渣机制砂。优化后，本发明专利技术所得机制砂，其压碎性指标值的测量结果为6.8‑7％。本发明专利技术所设计的机制砂与天然砂混合后，作为建材使用。本发明专利技术通过对镍铁渣的一系列处理、尤其是合理速度的风冷处理，使其具有优异的性能，为其代替一部分混凝土细集料，变废为宝资源循环利用提供了必要条件。

【技术实现步骤摘要】
一种机制砂及其应用
本专利技术是一种镍铁渣资源综合利用的方法，特别涉及一种机制砂及其应用；属于建筑材料加工技术和环境保护领域。
技术介绍
混凝土制备过程中，目前主要采用天然砂或者岩石机制砂作为集料，但是采用这些作为集料时会产生一些问题。砂子属于不可再生资源，过度开采会对河道环境产生巨大破坏，在禁止开采河砂的大前提下，部分工艺选择采用矿石磨碎制备机制砂，开采+磨碎加工过程不但会消耗大量的能源，同时也破坏了山体环境；镍铁渣的排放量随着我国冶炼镍铁合金规模逐渐扩大而逐年增大，近年来，我国镍铁渣排放量已成为继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣。镍铁渣是镍铁矿冶炼镍铁合金时产生的废渣，目前使用率较低，存在大量堆存占用土地，影响周围环境的问题。镍铁渣可以分为高炉镍铁渣和电炉镍铁渣，我国主要以电炉镍铁渣为主，殷素红等人在《一种镍渣复合机制砂及其制备方法》中提出了一种复合镍渣制备机制砂的方法，但该方法所得的机制砂压碎指标大于20％，只满足《建筑用砂》(GB/T14684—2011)中的Ⅱ类标准，本专利技术旨在使得镍铁渣在满足《建筑用砂》其他性能指标的同时，能够提高镍铁渣机制砂的强度，使其应用范围更广。工艺上镍铁渣的处理多采用水淬法，高温液态镍铁渣熔体从炉子渣口排出，直接进入水中进行水淬，由于水淬冷速快，会产生大量的玻璃相，用作混凝土时，活性氧化硅可以与硬化水泥浆体孔隙中的氢氧化钙发生反应，生成二次水化产物，造成混凝土体积膨胀，破坏混凝土结构；此外，玻璃态的物质强度不高、脆性大，若渣的结晶度过低，则所制镍铁砂不满足《建筑用砂》(GB/T14684—2011)标准中对于的机制砂坚固性压碎值的要求。因此，本专利技术选择采用风淬法来镍铁渣制备机制砂，镍铁风冷冷却结晶相成分为正硅酸镁(Mg2SiO4)和偏硅酸镁(MgSiO3)，制得的产品强度高，而氧化镁均进入结晶相使其活性低，用来代替一部分河砂或者岩石机制砂作为混凝土集料，实现变废为宝，达到资源循环利用的目的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种全新的镍铁渣制备机制砂的方法，该方法属于建筑材料加工
和环境保护领域。本专利技术一种机制砂，所述机制砂通过下述步骤制备：步骤一高温液态镍铁渣熔体从炉子渣口排出后，对其进行缓冷风淬冷却，得到镍铁渣；缓冷风淬冷却时，控制冷却速度小于等于70℃/s、优选为30-60℃/s、进一步优选为30-35℃/s；步骤二将镍铁渣置于颚式破碎机进行一级破碎，步骤三将步骤二所得镍铁渣再置于高效细碎机中进行细碎破碎，制得镍铁渣机制砂。本专利技术一种机制砂，步骤一中采用风淬法冷却镍铁渣，得到结晶度为95-100％的矿物相。结晶相成分为正硅酸镁(Mg2SiO4)和偏硅酸镁(MgSiO3)。本专利技术一种机制砂，步骤一中采用风淬法冷却镍铁渣，能够回收镍铁渣显热，热量交换后产生300-400℃的热风。本专利技术一种机制砂，步骤二中采用颚式破碎机将原料进行一次破碎，该设备最大进料粒度不超过640mm，偏心轴转速为250-300r/min。本专利技术一种机制砂，步骤三中，采用的高效细碎机将原料进行二次破碎，该设备最大进料粒度不超过180mm，出料口宽度调节控制在5-10mm。本专利技术一种机制砂，所述镍铁渣机制砂的放射性符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)中建筑主体材料的内照射指数和外照射指数均应≤1.0的和浸出毒性符合《建筑用砂》(GB/T14684—2011)中对人体、生物、环境不产生有害影响的要求。本专利技术一种机制砂，镍铁渣在制成机制砂后，依据国家标准《建筑用砂》(GB/T14684—2011)的测定方法，其颗粒级配位于机制砂1区级配标准，细度模数在3.7-3.1范围内，为粗砂；坚固性：质量损失≤8％，压碎性指标值≤20％；表观密度≥2500kg/m3；松散堆积密度≥1400kg/m3，空隙率≤44％；MB值≤1.4，石粉含量：按质量计≤10.0％，泥块含量：按质量计≤1.0％。有害物质中，云母含量≤1.0％，轻物质含量为≤1.0％，有机物含量合格；按SO3质量计算，硫化物及硫酸盐含量≤0.5％；按氯离子质量计，氯离子含量≤0.06％。作为优选方案，本专利技术一种机制砂，所述镍铁渣的成分质量百分比为：SiO2：45-55％、MgO：25-35％、Fe2O3：7-13％、CaO：1-2％、Al2O3:4-8％。作为进一步的优选方案，本专利技术一种机制砂，镍铁渣在制成机制砂后，依据GB/T14684—2011国家标准《建筑用砂》的测定方法，压碎性指标值的测量结果为6.8-7％。所述机制砂与天然砂混合后，作为建材使用。作为进一步的优选方案，所述天然砂细度模数为3.5-3.2。作为更进一步的优选方案，所述机制砂与天然砂的质量比为25-35％：45-75％。本专利技术的原理为：砂石骨料在混凝土中起着骨架作用，如传递应力、抑制收缩、防止开裂等作用，水淬后的镍铁渣，会产生大量的玻璃相，从热力学角度来看，玻璃态物质较之相应的结晶态物质具有较大的内能，因此它总是有降低内能向结晶态转变的趋势，所以通常说玻璃是亚稳定的，玻璃态的物质强度不高，故不满足标准中对于镍铁渣的压碎值，本专利技术的方法采用风冷的方式冷却镍铁渣，风冷后的镍铁渣产生的结晶相成分为正硅酸镁和偏硅酸镁，使得其质地坚硬，为使得该方法生产的镍铁渣能作为细集料添加到混凝土中，采用一级破碎和细破碎配合工作，使得生产的镍铁渣能够满足颗粒级配和细度模数的要求。相比原来的镍铁渣处理方式，本专利技术具有如下优势：1)该镍铁渣冷却过程中不需要消耗水资源，整个工艺简单，节能环保，热风还可再次利用。2)该镍铁渣相比于水淬渣质地坚硬，且性能稳定，用于混凝土时能够提高混凝土的抗压强度。具体实施方式：以下结合实施例对本专利技术作进一步的阐述，实施例仅用于说明本专利技术，而不是以任何形式来限制本专利技术。实施例和对比例1、镍铁渣主要成分表1镍铁合金渣主要成分主要成分SiO2MgOAl2O3CaOTFe其他含量/％52.4426.324.761.8812.072.53由表1知镍铁渣的主要成分为：SiO2、MgO、Fe2O3、CaO、Al2O3，表中其他为主要Mn、Cr、Ti、等的氧化物和少量的镍。2、《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)标准规定了建筑主体材料的内照射指数和外照射指数均应小于等于1.0，小于标准规定的材料则使用范围将不受限制，通过试验检测结果：表2镍合金渣渣放射性检测结果表2表明镍铁合金渣原材料的内放射指数0.0(+)和外反射指数0.0(+)远小于国家规定的限制指标，因此镍合金渣可以用于建筑材料而不受到应用范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机制砂，其特征在于；所述机制砂通过下述步骤制备：/n步骤一高温液态镍铁渣熔体从炉子渣口排出后，对其进行缓冷风淬冷却，得到镍铁渣；缓冷风淬冷却时，控制冷却速度小于等于70℃/s；/n步骤二/n将镍铁渣置于颚式破碎机进行一级破碎，/n步骤三/n将步骤二所得镍铁渣再置于高效细碎机中进行细碎破碎，制得镍铁渣机制砂。/n

【技术特征摘要】
1.一种机制砂，其特征在于；所述机制砂通过下述步骤制备：
步骤一高温液态镍铁渣熔体从炉子渣口排出后，对其进行缓冷风淬冷却，得到镍铁渣；缓冷风淬冷却时，控制冷却速度小于等于70℃/s；
步骤二
将镍铁渣置于颚式破碎机进行一级破碎，
步骤三
将步骤二所得镍铁渣再置于高效细碎机中进行细碎破碎，制得镍铁渣机制砂。


2.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征在于：步骤一中采用风淬法冷却镍铁渣，得到结晶度为95-100％的矿物相。


3.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征在于，步骤一中采用风淬法冷却镍铁渣，能够回收镍铁渣显热，热量交换后产生300-400℃的热风。


4.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征在于：步骤二中采用颚式破碎机将原料进行一次破碎，该设备最大进料粒度不超过640mm，偏心轴转速为250-300r/min。


5.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征在于：步骤三中，采用的高效细碎机将原料进行二次破碎，该设备最大进料粒度不超过180mm，出料口宽度调节控制在5-10mm。


6.根据权利要求1所述的一种机制砂，其特征在于：所述镍铁渣机制砂的放射性符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)中建筑主体材料的内照射指数和外照射指数均应≤1.0的和浸出毒性...

【专利技术属性】
技术研发人员：周乐君，王万林，罗豪，吴厚发，颜雄，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43