一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法，由以下原料制备：镍渣、碱土金属氧化物、粉煤灰、激发剂、缓凝剂、水。制备方法为先将刚出炉的熔融态镍渣、碱土金属氧化物或含有高含量碱土金属氧化物的固体废弃物混合后进行水淬；然后将水淬后烘干的分相活化镍渣置于球磨机中球磨；再将球磨后的分相活化镍渣与粉煤灰、激发剂、缓凝剂、水机械混合，得到高强度复合胶凝材料，可用做混凝土的胶结料。根据本发明专利技术，利用分相活化的方法显著提高富镁镍渣活度，且经处理后的镍渣基胶凝材料具有早期强度高、体积稳定性好、耐磨性和抗冻性能好等优点。和抗冻性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及工业固体废物资源化利用的
，特别涉及一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法。

技术介绍

[0002]镍渣是冶炼镍铁合金以及提纯时产生的一种工业废渣。据统计，每生产1吨镍铁合金可产生约14吨镍渣，我国每年排放3000多万吨镍渣。因此，镍渣已经成为我国排放的主要固体废弃物之一。目前，我国处理镍渣的方式多为直接堆存和掩埋。然而，镍渣中含有重金属离子，长时间堆积可能会出现渗透或浸出，从而污染土地和地下水源，甚至还会污染海洋环境(镍铁冶炼工厂多处于沿海地区)。因此，科学又环保的处理镍渣成为亟待解决的难题。近些年一些研究表明，镍渣可用于骨料、微晶玻璃、补充胶凝材料(SCM)和制备无机聚合物(胶凝材料)等。将镍渣制备成胶凝材料用于建材行业具有节约材料成本、减少资源与能源的浪费、减少环境污染等优点。然而镍渣的CaO和非晶相的含量较低，导致其火山灰活性较低，影响了镍渣的资源化利用。因此，镍渣的分相活化受到了研究人员的关注，以达到变废为宝的目的。
[0003]粉煤灰又称飞灰，是火力发电过程中的副产品，是由不同尺寸细小的球状玻璃颗粒组成的，其化学组成主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO。近年来，我国火力发电发展较快，粉煤灰的产生量大幅度增加，粉煤灰的综合利用正面临着十分严峻的形势。目前关于碱激发胶凝材料的的研究成果较多，应用也趋于成熟，但是快速发展的同时也发现了一些问题，比如速凝问题、碱骨料反应、配置出的强度不稳定、收缩大导致的成型后期试件开裂等。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法，利用分相活化的方法显著提高富镁镍渣活度，且经处理后的镍渣基胶凝材料具有早期强度高、体积稳定性好、耐磨性和抗冻性能好等优点。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料，包括：
[0005]分相活化镍渣60
‑
90份、粉煤灰10
‑
40份、激发剂15
‑
30份、缓凝剂0
‑
8份、水20
‑
30份；
[0006]所述激发剂占总原料的份数为纯激发剂所占份数，且激发剂包括酸性激发剂和碱性激发剂；
[0007]所述酸性激发剂包含15
‑
20份磷酸、0
‑
10份磷酸二氢铵；
[0008]所述碱性激发剂包含15
‑
30份水玻璃(模数1.0
‑
1.5)、2
‑
6份碳酸钾或碳酸钠。
[0009]优选的，所述粉煤灰包括SiO250
‑
60份，Al2O315
‑
20份，Fe2O35
‑
10份，CaO 10
‑
15份，MgO 1
‑
2份，K2O 1
‑
2份，Na2O 1
‑
2份，TiO
21‑
2份。
[0010]一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料及制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1、将分相活化镍渣60
‑
90份、粉煤灰10
‑
40份和缓凝剂0
‑
8份机械混合，得到浆料；
[0012]S2、将混合好的浆料置于搅拌机中并依次加入水
‑
磷酸二氢铵
‑
磷酸(或水
‑
水玻璃
‑
碳酸钾/碳酸钠)混合均匀，得到净浆；
[0013]S3、将所述净浆浇筑到40
×
40
×
160mm的模具中振实成型，随后进行养护得到绿色高强固体废弃物胶凝材料。
[0014]优选的，将步骤S3中浇筑有净浆的模具进行密封处理后置恒温养护箱中养护2
‑
4h，采用磷酸二氢铵
‑
磷酸激发或1d采用水玻璃
‑
碳酸钾/碳酸钠激发，脱模后将试块继续密封养护至3天，随后养护至7
‑
28天，得到高强度分相活化镍渣
‑
粉煤灰胶凝材料，所述养护过程中的温度为30
‑
60℃。
[0015]优选的，所述分相活化处理镍渣，其处理步骤为：
[0016]S1、将碱土金属氧化物引入到刚出炉的熔融态镍渣中，调控镍渣组分中碱土金属氧化物含量到一定范围；
[0017]S2、将调控好组分的熔融态镍渣倒入水中水淬；
[0018]S3、将水淬后的镍渣烘干后置于破碎机中破碎至粒径≤3mm；
[0019]S4、将初步破碎的镍渣置于球磨机中球磨后过100目筛，得到分相活化镍渣。
[0020]优选的，所述碱土金属氧化物包括氧化镁与氧化钙，由质量纯度≥90％的菱镁矿或方解石煅烧后粉磨制成，或者所述碱土金属氧化物由含有高含量氧化镁或氧化钙的固体废弃物引入。
[0021]优选的，所述碱土金属氧化物包括氧化镁与氧化钙，由质量纯度≥90％的菱镁矿或方解石煅烧后粉磨制成，或者所述碱土金属氧化物由含有高含量氧化镁或氧化钙的固体废弃物引入。
[0022]优选的，含有高含量氧化镁的固体废弃物包含镁含量高于25wt％的废弃镁合金、氧化镁及含量高于90wt％废弃镁质耐高温材料。
[0023]优选的，含有高含量氧化钙的固体废弃物包含氧化钙含量高于40wt％的矿渣、尾矿、磷石膏、石粉。
[0024]优选的，所述镍渣组分中碱土金属氧化物含量范围为氧化镁含量25
‑
35％或氧化钙含量10
‑
30％。
[0025]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
[0026](1)本专利技术的镍渣活度得到大幅度提高，胶凝材料强度更高，极大的提高了镍渣的利用率。
[0027](2)采用水胶比为0.15
‑
0.30:1，根据GB17671
‑
1999《水泥胶砂强度检验方法》，将本专利技术的胶凝材料制备净浆试块，试块尺寸40mm
×
40mm
×
160mm，振动成型后，将浇注有净浆的模具进行密封处理后置入恒温养护箱中养护2
‑
4h(采用磷酸二氢铵
‑
磷酸激发)(或1d(采用水玻璃
‑
碳酸钾/碳酸钠激发))，脱模后将试块继续密封养护至3天，随后打开密封袋养护至7
‑
28天，得到胶凝材料，所述养护过程中的温度为30
‑
60℃。该方法制得的试块显示出良好的力学性能，本专利技术的分相活化镍渣的活性显著高于常见的镍渣，复掺粉煤灰制备全固废胶凝材料，使镍渣和粉煤灰得到了最大限度的资源化利用，推进了固废的合理利用和环境保护，为替代传统水泥奠定了基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料，其特征在于，包括：分相活化镍渣60
‑
90份、粉煤灰10
‑
40份、激发剂15
‑
30份、缓凝剂0
‑
8份、水20
‑
30份；所述激发剂占总原料的份数为纯激发剂所占份数，且激发剂包括酸性激发剂和碱性激发剂；所述酸性激发剂包含15
‑
20份磷酸、0
‑
10份磷酸二氢铵；所述碱性激发剂包含15
‑
30份水玻璃(模数1.0
‑
1.5)、2
‑
6份碳酸钾或碳酸钠。2.如权利要求1所述的一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰包括SiO
2 50
‑
60份，Al2O
3 15
‑
20份，Fe2O
3 5
‑
10份，CaO 10
‑
15份，MgO 1
‑
2份，K2O 1
‑
2份，Na2O 1
‑
2份，TiO
21‑
2份。3.如权利要求1所述的一种通过分相活化提高镍渣活性的镍渣胶凝材料的制备方法，其特征在于，S1、将分相活化镍渣60
‑
90份、粉煤灰10
‑
40份和缓凝剂0
‑
8份机械混合，得到浆料；S2、将混合好的浆料置于搅拌机中并依次加入水
‑
磷酸二氢铵
‑
磷酸(或水
‑
水玻璃
‑
碳酸钾/碳酸钠)混合均匀，得到净浆；S3、将所述净浆浇筑到40
×
40
×
160mm的模具中振实成型，随后进行养护得到绿色高强固体废弃物胶凝材料。4.如权利要求3所述的一种通过分相活化提高镍渣活性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王觅堂，孙志高，张栋梁，张晓伟，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：