一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂及其制备方法与应用。所述陶瓷砖胶粘剂的组分按质量百分比包括：水泥10％～20％，镍渣复合矿物掺合料2％～5％，偏高岭土3％～5％，矿热炉镍铁渣机制砂70％～80％，可再分散乳胶粉1％～3％，纤维素醚0.1％～0.3％，早强剂0％～0.2％。本发明专利技术使用矿热炉镍铁渣机制砂完全替代石英砂及河砂来制备陶瓷砖胶粘剂，不仅能够解决矿热炉镍铁渣机制砂堆积造成的环境问题，还能节约砂资源，降低陶瓷砖胶粘剂生产成本，同时本发明专利技术制备的陶瓷砖胶粘剂具有优良的性能，可达到《陶瓷砖胶粘剂》(JC/T 547‑2017)标准中C2‑增强型陶瓷砖胶粘剂等级要求。

【技术实现步骤摘要】
一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂及其制备方法与应用
本专利技术属于工业固体废弃物资源化利用领域,具体涉及一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂及其制备方法与应用。
技术介绍
广东省阳江市有大型的不锈钢冶企业，企业在用RKEF法镍铁不锈钢一体化冶炼工艺过程中排放了大量的镍渣。这些露天堆积或者填埋的镍渣不仅严重污染了周边环境也占用了大量的土地资源，找到合适的无害化处理方式已经迫在眉睫。另一方面，随着绿色发展理念的深入与落实，天然河砂的开采受到限制。广东省面临着砂资源短缺的问题，建材行业存在着大量的用砂缺口，根据广东省建筑材料行业协会调研表明，2019年，广东省水泥消耗量为1.78亿吨，按照水泥与骨料的需求比例测算，广东省的砂石需求量为12.46亿吨，其中砂需求量为5.6亿吨。因此，必须使用机制砂来填补巨大的用砂缺口。机制砂的主要原材料为岩石、矿山尾矿和工业冶炼废渣。经过研究广东省阳江市不同种类镍渣的物理化学性质后发现矿热炉镍铁渣破碎后适合作为骨料，因此经过合理的工艺改良矿热炉镍铁渣的颗粒特性并将其制备为机制砂是一种镍渣无害化处理的有效方式。陶瓷砖胶粘剂是一种特种砂浆，目前广泛的应用在瓷质地砖、墙砖的铺设中，相比普通水泥、防水砂浆之类产品，陶瓷砖胶粘剂有更高的拉伸粘结强度与抗老化性能，能够有效抑制瓷质墙、地砖的空鼓、脱落等现象。使用陶瓷砖胶粘剂时需要薄层铺贴，对砂质量要求较高，一般是粒径小于30目(0.6mm)的石英砂或者河砂。将矿热炉镍铁渣制备为陶瓷砖胶粘剂用砂可以在缓解用砂紧缺的同时，提高矿热炉镍铁渣无害化利用的附加值。目前，有最新相关研究使用再生细骨料来制备陶瓷砖胶粘剂，以达到节约河砂、增加再生细骨料附加值的效果。中国专利技术专利CN112028567A中公开了一种用全再生细骨料制备陶瓷砖胶粘剂的方法。但是，全再生细骨料的来源为建筑物废弃物，其级配与颗粒特性不良，专利技术中公布的陶瓷砖胶粘剂只达到《陶瓷砖胶粘剂》(JC/T547-2017)中C1-普通型陶瓷砖胶粘剂的性能要求。
技术实现思路
本专利技术针对阳江市镍渣大量排放、堆积以及广东省砂资源短缺的一系列问题，提供了一种矿热炉镍铁渣陶瓷砖胶粘剂的制备方法，在缓解环保压力的同时减少了天然砂资源的消耗。本专利技术针对矿热炉镍铁渣的特性，应用了Dinger_Funk紧密堆积模型对矿热炉镍铁渣机制砂的级配进行优化，并且矿热炉镍铁渣自身具有一定的火山灰活性，可以进一步提高陶瓷砖胶粘剂的拉伸粘结强度。使其不仅能够达到陶瓷砖胶粘剂的用砂要求，还节约了水泥消耗量，可以再较低的水泥含量下达到《陶瓷砖胶粘剂》(JC/T547-2017)中C2-增强型陶瓷砖胶粘剂的性能要求。使用矿热炉镍铁渣机制砂制备陶瓷砖胶粘剂在缓解了建材行业砂资源缺口的同时，有效提升了镍渣资源化利用的经济效益。本专利技术具有节约自然资源，保护环境的重要意义。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其组分按质量百分比包括：水泥10％～20％，镍渣复合矿物掺合料2％～5％，偏高岭土3％～5％，矿热炉镍铁渣机制砂70％～80％，可再分散乳胶粉1％～3％，纤维素醚0.1％～0.3％，早强剂0％～0.2％。优选的，所述矿热炉镍铁渣机制砂的粒径为：在0.075mm以下的含量为20％～25％，粒径在0.15mm以下的含量为40％～45％，粒径在0.3mm以下的含量为65％～70％，粒径在0.6mm以下的含量为98％～100％。优选的，所述矿热炉镍铁渣机制砂是以RKEF法镍铁不锈钢一体化冶炼工艺过程中产生的矿热炉镍铁渣经破碎筛分而得的机制砂。优选的，所述镍渣复合矿物掺合料是以RKEF法镍铁不锈钢一体化冶炼工艺过程中产生的高炉镍铁渣、矿热炉镍铁渣、不锈钢精炼混合渣中的两种或三种经复配粉磨而得的复合掺合料。优选的，所述水泥为42.5R硅酸盐水泥。优选的，所述偏高岭土的45μm筛余量为0.2％～0.5％，比表面积为15m2/g～20m2/g。优选的，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和丙烯酸酯-苯乙烯共聚物中的一种或两种。优选的，所述纤维素醚为甲基羟乙基纤维素醚和甲基羟丙基纤维素醚中的一种或两种；优选的，所述早强剂为甲酸钙。上述的矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂的制备方法，将所述矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂的各组分搅拌混合即可得到矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂。上述的矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂在胶粘陶瓷砖中的应用，水与所述矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂按质量比为0.18～0.20：1进行混合搅拌后使用。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：由于本专利技术中的矿热炉镍铁渣陶瓷砖胶粘剂对用砂的级配进行精确控制。同时，矿热炉镍铁渣的自身具有的颗粒形貌与火山灰活性，使得本专利技术制备的陶瓷砖胶粘剂具有优秀的工作性能与拉伸粘结强度。在具有较高拉伸粘结强度的同时会消耗更少的水泥。并且使用不锈钢冶炼过程中产生的废渣制备的机制砂与复合矿物掺合料也进一步有效的降低了陶瓷砖胶粘剂的生产成本。附图说明图1为应用Dinger_Funk紧密堆积模型对矿热炉镍铁渣进行级配优化试验过程中，矿热炉镍铁渣机制砂的松散堆积密度值随分布系数n不同取值的变化趋势曲线。图2为实施例1-5的陶瓷砖胶粘剂拉伸粘结强度图。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的阐述，但本专利技术的实施方式不限于此。应用Dinger_Funk紧密堆积模型对矿热炉镍铁渣进行级配优化试验过程中，矿热炉镍铁渣机制砂的松散堆积密度值随分布系数n不同取值的变化趋势(图1)。从图1可以看出：分布系数n为0.5时，矿热炉镍铁渣机制砂能取得最大松散堆积密度，这可以使得陶瓷砖胶粘剂的结构更加致密，从而具有更高的拉伸粘结强度。Dinger_Funk紧密堆积模型如下：式中：D―当前颗粒尺寸；n―分布系数；DL―最大颗粒尺寸；Ds―最小颗粒尺寸；CPTF―颗粒粒径中低于D的累计含量。将矿热炉镍铁渣破碎后筛分为粒径在0.075mm以下、0.075mm～0.15mm、0.15mm～0.3mm、0.3mm～0.6mm四个范围，经过应用Dinger_Funk颗粒紧密堆积理论以及大量的实验得出针对矿热炉镍铁渣机制砂的最紧密堆积级配为：0.075mm以下的含量为20％～25％，粒径在0.15mm以下的含量为40％～45％，粒径在0.3mm以下的含量为65％～70％，粒径在0.6mm以下的含量为98％～100％。在此搭配下，用于制备陶瓷砖胶粘剂的矿热炉机制砂能够达到最大的松散堆积密度。实施例中所用级配优化后的矿热炉镍铁渣机制砂的粒径为：在0.075mm以下的含量为25％，粒径在0.15mm以下的含量为41％，粒径在0.3mm以下的含量为65％，粒径在0.6mm以下的含量为100％。实施例中所用没有级配优化的矿热炉镍铁渣仅做通过0.6mm方孔筛处理。实施例中所用石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其特征在于，其组分按质量百分比包括：水泥10％～20％，镍渣复合矿物掺合料2％～5％，偏高岭土3％～5％，矿热炉镍铁渣机制砂70％～80％，可再分散乳胶粉1％～3％，纤维素醚0.1％～0.3％，早强剂0％～0.2％。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其特征在于，其组分按质量百分比包括：水泥10％～20％，镍渣复合矿物掺合料2％～5％，偏高岭土3％～5％，矿热炉镍铁渣机制砂70％～80％，可再分散乳胶粉1％～3％，纤维素醚0.1％～0.3％，早强剂0％～0.2％。


2.根据权利要求1所述的矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其特征在于，所述矿热炉镍铁渣机制砂的粒径为：在0.075mm以下的含量为20％～25％，粒径在0.15mm以下的含量为40％～45％，粒径在0.3mm以下的含量为65％～70％，粒径在0.6mm以下的含量为98％～100％。


3.根据权利要求1所述的矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其特征在于，所述矿热炉镍铁渣机制砂是以RKEF法镍铁不锈钢一体化冶炼工艺过程中产生的矿热炉镍铁渣经破碎筛分而得的机制砂。


4.根据权利要求1所述的矿热炉镍铁渣机制砂陶瓷砖胶粘剂，其特征在于，所述镍渣复合矿物掺合料是以RKEF法镍铁不锈钢一体化冶炼工艺过程中产生的高炉镍铁渣、矿热炉镍铁渣、不锈钢精炼混合渣中的两种或三种经复配粉磨而得的复合掺合料。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷素红，闫光明，梁坤跃，李坚荣，黄敏荣，熊喆恺，王龙龙，卓楚扬，梁嘉辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，阳江市大地环保建材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44