【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废综合利用及建筑材料，具体涉及一种基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法及固废基胶凝材料的制备方法。
技术介绍
1、钒钛渣是钒钛磁铁矿石在碱性氧气炼钢之前或转炉炼钢过程中通过铁水处理而产生的废渣，据统计每炼1 t铁可排出0.3～1 t钒钛渣，因此，每年大量的钢铁产量也导致了钒钛渣排放量长年居高不下。而钒钛渣因其品位不够高，不能直接用作钛工业的原料；同时，由于钒钛渣中的钒、钛相含量较高，两种元素以tio2、v2o5形式存在于钒钛渣中，会导致其中的玻璃体成分显著减少，进而使活性降低，使得钒钛渣也无法像其它类型冶炼渣一样直接作为固废基胶凝材料原材料进行利用。
2、目前，对于钒钛渣的利用多是通过机械活化和化学处理激发钒钛渣的活性，然后作为建筑材料进行资源再利用。但是这种再利用的方式，没有对钒钛渣中钒元素和钛元素进行回收利用，也造成了钒钛渣中的钒钛的浪费，钒钛渣的资源化利用效果较差。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法及固废基胶凝材料的制备方法，旨在提升钒钛渣活性，从而实现在固废基胶凝材料中的应用。同时对钒钛渣进行分类回收利用，提升钒钛渣的资源化利用的效果。
2、第一方面，为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，包括：
3、钒钛渣预处理、钢渣预处理及矿渣预处理；
4、所述钒钛渣预处理方法包括以下步骤：
5、步骤一，
6、步骤二，将焙烧后的混合物碾碎，然后按照盐酸与钒钛渣原料质量比为0.7~1.2：1的比例在三口烧瓶中混合，并加入沸石，得到混合浆液a；其中，加入的盐酸的浓度为3 mol/l~5 mol/l；
7、步骤三，将三口烧瓶移入微波反应器中，接入冷凝管并开启冷凝水；利用分液漏斗按硫酸与钒钛渣原料质量比为0.15~0.4：1的比例将硫酸缓慢滴入三口烧瓶中，滴加的速率为5 ml/min~10 ml/min，得到混合浆液b，期间采用程序升温方式对混合浆液b进行搅拌加热；其中，加入的硫酸的浓度为3 mol/l~5 mol/l；
8、步骤四，待反应结束后，对混合浆液b进行过滤得到滤渣b，用饱和碳酸氢钠溶液将滤渣b洗涤至ph为7.0~8.0后得到尾渣初品，利用x射线荧光光谱测试尾渣初品的 ωsio2/ ωal2o3；其中， ωsio2为sio2的质量分数， ωal2o3为al2o3的质量分数；
9、步骤五，将固体氢氧化钠与尾渣初品按质量比1.0~2.0：1.0的比例混合、搅匀，然后移入马弗炉高温焙烧，焙烧结束后在干燥器中自然晾至室温获得混合物c；
10、步骤六，①当 ωsio2/ ωal2o3＜180/102时，加入一定量的na2sio3，加入量为m(61/17 ωal2o3-61/30 ωsio2) ~ m(305/51 ωal2o3-61/30 ωsio2)，其中，m为步骤五中加入尾渣初品的质量；
11、②当 ωsio2/ ωal2o3＞300/102时，加入一定量的naalo2，加入量为m(4/15 ωsio2-98/125 ωal2o3) ~ m(41/90 ωsio2-98/125 ωal2o3)，其中，m为步骤五中加入尾渣初品的质量；
12、③当300/102≦ ωsio2/ ωal2o3≦180/102时，无需加入其他试剂；
13、混合后得到混合物d；
14、步骤七，在混合物d中加入按氢氧化钠质量计12~15倍的去离子水，在室温下陈化3h；然后移入微波反应器中，接入冷凝管并开启冷凝水，再次采用程序升温的方式对混合物进行搅拌加热反应；
15、步骤八，待反应结束后过滤，在105℃下烘干得到尾渣成品；
16、步骤九，将过滤后的混合浆液b进行处理，得到金属钒和金属钛。
17、结合第一方面，在一种可实现的方式中，步骤一中，在1000℃~1200℃条件下焙烧1h~2 h。
18、结合第一方面，在一种可实现的方式中，步骤三中，所述程序升温方式为：10℃/min升温至60℃，待硫酸完全滴入混合浆液a后，继续稳定20 min，然后以10℃/min的速率升温至105℃~135℃，反应120 min~210 min。
19、结合第一方面，在一种可实现的方式中，步骤五中，在500℃~700℃下高温焙烧90min~150 min，焙烧结束后在干燥器中自然晾至室温。
20、结合第一方面，在一种可实现的方式中，步骤六中，再次采用的程序升温方式为：以10℃/min的速率升温至115℃~135℃后，维持40 min~90 min；然后停止搅拌，降温至90℃~115℃继续反应60 min~150 min。
21、结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述钢渣预处理方法包括以下步骤：
22、步骤一，利用悬挂式除铁器对大块钢渣进行第一道除铁，然后进入圆锥破碎机进行破碎，然后利用振动筛进行筛余；
23、步骤二，利用滚筒式除铁器对筛余的钢渣进行第二道除铁，利用风选磨预粉磨至0.6 mm以下，不符合粒径要求的，返回风选机；
24、步骤三，对不符合粒径的钢渣风选后再经过板式流态化除铁器进行第三道除铁，最后利用两段球磨粉磨至比表面积550 m2/kg~650 m2/kg，得到钢渣粉。
25、结合第一方面，在一种可实现的方式中，步骤一中，破碎至5 mm，筛余10%~20%。
26、结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述矿渣预处理过程包括：经过粉磨至比表面积为400 m2/kg~600 m2/kg。
27、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种固废基胶凝材料的制备方法，基于所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，按重量百分比将钒钛渣预处理得到的尾渣成品15%~30%、经预处理的钢渣粉20%~35%、经预处理的矿渣粉30%~50%以及活性激发剂5%~15%置于混合搅拌器中进行混合、搅拌、均化处理，得到基于钒钛渣的固废基胶凝材料。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，所述预处理方法包括：钒钛渣预处理、钢渣预处理及矿渣预处理；
2. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤一中，在1000℃~1200℃条件下焙烧1 h~2 h。
3. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤三中，所述程序升温方式为：10℃/min升温至60℃，待硫酸完全滴入混合浆液a后，继续稳定20 min，然后以10℃/min的速率升温至105℃~135℃，反应120 min~210 min。
4. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤五中，在500℃~700℃下高温焙烧90 min~150 min，焙烧结束后在干燥器中自然晾至室温。
5. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤七中，再次采用的程序升温方式为：以10℃/min的速率升温至115℃~135℃后，维持40min~90 min；然后停止搅拌，降温至90℃~1
6.如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，所述钢渣预处理方法包括以下步骤：
7. 如权利要求6所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤一中，破碎至5 mm，筛余10%~20%。
8. 如权利要求6所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，所述矿渣预处理过程包括：经过粉磨至比表面积为400 m2/kg~600 m2/kg。
9.一种固废基胶凝材料的制备方法，基于如权利要求1-8任一项所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，按重量百分比将钒钛渣预处理得到的尾渣成品15%~30%、经预处理的钢渣粉20%~35%、经预处理的矿渣粉30%~50%以及活性激发剂5%~15%置于混合搅拌器中进行混合、搅拌、均化处理，得到基于钒钛渣的固废基胶凝材料。
10. 如权利要求9所述的固废基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述活性激发剂包括氧化钙、脱硫石膏、Na2SiO3和NaAlO2中的一种或几种，所述脱硫石膏经过预处理粉磨至比表面积为450 kg/m3~650 kg/m3，其余活性激发剂为工业纯，无需预处理。
...【技术特征摘要】
1.一种基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，所述预处理方法包括：钒钛渣预处理、钢渣预处理及矿渣预处理；
2. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤一中，在1000℃~1200℃条件下焙烧1 h~2 h。
3. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤三中，所述程序升温方式为：10℃/min升温至60℃，待硫酸完全滴入混合浆液a后，继续稳定20 min，然后以10℃/min的速率升温至105℃~135℃，反应120 min~210 min。
4. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤五中，在500℃~700℃下高温焙烧90 min~150 min，焙烧结束后在干燥器中自然晾至室温。
5. 如权利要求1所述的基于钒钛渣生产固废基胶凝材料的预处理方法，其特征在于，步骤七中，再次采用的程序升温方式为：以10℃/min的速率升温至115℃~135℃后，维持40min~90 min；然后停止搅拌，降温至90℃~115℃继续反应60 min~150 min。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东基，张广田，付士峰，林双艮，
申请(专利权)人：河北省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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