CN102838303A - 一种利用镍铬渣制备水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用镍铬渣制备水泥的方法，包括如下步骤：（1）将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，（2）将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣75～93%，粒化高炉矿渣0～20%，镍鉻渣活性激发剂0.3～7%，加入磨机进行粉磨，得镍鉻渣复合矿粉；（3）将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料73～97.5%，石膏2.5～27%加入磨机进行粉磨，得普通硅酸盐水泥；（4）将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉20～70%，普通硅酸盐水泥30～80%，加入混合机混合，制得强度等级为32.5、42.5的复合硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥。采用本发明所述方法生产的水泥，具有早期强度高、和易性好、抗硫酸盐侵蚀较普通水泥强，各项指标均达到复合水泥及普通水泥标准的优点。

Description

一种利用镍铬渣制备水泥的方法
技术领域
本发明属于水泥材料生产技术领域，具体涉及一种利用镍铬渣制备水泥的方法。
背景技术
普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥是使用量大、面广、质优、价廉和保持持续增长的大宗建筑材料。迄今为止，尚没有任何一种建筑材料可以取代它的传统优势地位；但是水泥生产中面临资源的过度消耗、环境的严重污染等不可持续发展的制约因素。
冶炼工业废渣是冶金工业的一大废料，是一种具有潜在活性的胶凝材料。高炉粒化矿渣、钢渣等活性渣作为传统的水泥工业的原材料之一，已得到人们较早和普遍的认同，但利用镍铬渣这类低活性的工业废渣作混合材料制作水泥，使用量较少，而这类废渣产量越来越大,如何充分和有效的利用该类废渣，成为人们关注的课题。为此，国内外研究者做了大量的研究工作。
国内外对镍铬渣的研究利用，主要集中在如下几个方面：对镍铬渣里的残余镍、铬、铜、砷等有价金属的提取，镍渣提铁及熔渣制备微晶玻璃，使用水玻璃激发镍渣制备建筑砌块，作为矿井的填充料，吉林亚泰水泥有限公司将镍渣作为原料制备水泥生料烧制水泥熟料，生料中镍渣掺入量在4～12%之间，另外该公司在生产32.5R复合硅酸盐水泥时外掺5%的镍渣作为水泥混合材使用。用于水泥外掺研究及应用较少，中国建筑材料研究院对镍渣作为水泥混合材进行了试验研究，认为此类废渣属于非活性混合材，国内水泥企业使用镍铬纯作水泥外掺厂家很少，使用作外掺的少数厂家其外掺量一般控制在4～12%。火法生产1吨镍约排出6～16吨渣，年产4万吨金属镍的企业每年就要排放近40万吨镍渣，由于没有大规模有效利用的途径，仅金川集团渣场累计堆存量已达1000万吨。
对镍渣的处置向大规模无害化、资源化、高效益方向发展。低活性工业废渣镍铬渣由于其活性低，用作混合材大量直接掺入制作水泥有较大难度，实际生产中一般掺量4～8%，且降标较大，而且由于镍铬渣是潜在水硬性的，过多地掺入会带来矿渣水泥早期强度偏低的现象。如中国专利00100108.6公布了一种复合硅酸盐水泥，将镍渣与其它活性混合材复合掺加生产复合水泥，由15～50份镍渣，40～70份硅酸盐水泥熟料，8～10份石膏，10～20份粒化高炉矿渣混合后研磨至比表面积为4000～5000cm2/g超细粉体，可制成325＃、425＃、525＃水泥。该发明镍渣折算掺入量在21～33%之间，掺入量不高。中国专利CN200810197940.9公布了一种镍铬铁合金渣超硫酸盐水泥及其制备方法，该发明的镍铬铁合金渣超硫酸盐水泥，其组成为重量％：镍铬铁合金渣20～60％，矿渣或粉煤灰20～60％，硫酸盐激活剂5～25％，水泥熟料或氢氧化钙1～10％，碱性激活剂0.05～3％。该发明未针对硅酸盐水泥；中国专利CN98111958.1公布了一种碱激发镍矿渣水泥及其制造方法和用途，水泥是一种碱激发镍矿渣水泥，由37～85％（重量％）镍矿渣、14～60％改性硅酸钠溶液和1～35％改性剂组成，其强度标号可达到325＃～925＃，该发明也未能针对硅酸盐水泥。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用镍铬渣制备水泥的方法，能够用镍鉻渣大掺量制作水泥，经过高细高效粉磨和废渣矿物潜能激发技术，生产出复合硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥，降低了生产成本，促进低碳环保。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种利用镍铬渣制备水泥的方法，包括如下步骤：
（1）将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，控制水分≤1.5%，
（2）将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣75～93%，粒化高炉矿渣0～20%，镍鉻渣活性激发剂0.3～7%，加入磨机进行粉磨，粉磨细度350～500m2/kg，得镍鉻渣复合矿粉，
所述镍鉻渣活性激发剂成分为：一价金属盐、二价金属盐、稀土；配比为一价金属盐20～70%，二价金属盐25～75%，稀土5～15%。
（3）将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料73～97.5%，石膏2.5～27%加入磨机进行粉磨，粉磨细度310～480m2/kg，得普通硅酸盐水泥，
（4）将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉20～70%，普通硅酸盐水泥30～80%，加入混合机混合，制得强度等级为32.5、42.5的复合硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥。
所述一价金属盐为NaOH或者Na2O.nSO3，n=1.5～3.5或者Na2SO4·10H2O；所述二价金属盐是指生CaO或者CaCl2；所述稀土为富含镧或者钕或者钪和钇的矿物。
所述的利用镍铬渣制备水泥的方法，先将稀土矿烘干，然后按照一价金属盐20～70％，二价金属盐25～75％，稀土5～15％的比例加入粉碎机或球磨机粉磨，粉磨细度80～100目。
本发明突出的实质性特点和显著进步在于：
能够用镍鉻渣大掺量制作水泥，经过高细高效粉磨和废渣矿物潜能激发技术，生产出复合硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥，降低了生产成本，促进低碳环保。
附图说明
图1是本发明所述的利用镍铬渣制备水泥的方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1（编号1）
本发明所述的利用镍铬渣制备水泥的方法，包括如下步骤：
1、将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，控制水分在1.0%，
2、将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣80%，粒化高炉矿渣13%，镍鉻渣活性激发剂7%加入磨机进行粉磨，粉磨细度450～500m2/kg，得镍鉻渣复合矿粉，
镍鉻渣活性激发剂为一价金属盐、二价金属盐、稀土，配比为一价金属盐20%，二价金属盐75%，稀土5%。
3、将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料87%，石膏13%加入磨机进行粉磨，粉磨细度350～400m2/kg，得普通硅酸盐水泥，
4、将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉70%，普通硅酸盐水泥30%加入混合机混合，制得强度等级32.5的复合硅酸盐水泥。
实施例2（编号2）
一种利用镍铬渣制备水泥的方法，包括如下步骤：
1、将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，控制水分在1.5%，
2、将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣95%，粒化高炉矿渣0，镍鉻渣活性激发剂5%加入磨机进行粉磨，粉磨细度400～500M2/kg，得镍鉻渣复合矿粉，；
镍鉻渣活性激发剂成分为一价金属盐、二价金属盐、稀土，配比为一价金属盐70%，二价金属盐25%，稀土5%。
3、将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料97%，石膏3%加入磨机进行粉磨，得普通硅酸盐水泥，粉磨细度330～450m2//kg；
4、将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉20%，普通硅酸盐水泥80%加入混合机混合，制得强度等级42.5的普通硅酸盐水泥。
实施例3（编号3）
一种利用镍铬渣制备水泥的方法，包括如下步骤：
1、将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，控制水分在1.0%，
2、将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣84%，粒化高炉矿渣13%，镍鉻渣活性激发剂3%加入磨机进行粉磨，得镍鉻渣复合矿粉，粉磨细度400～500m2/kg；
镍鉻渣活性激发剂成分为一价金属盐、二价金属盐、稀土，配比为一价金属盐60%，二价金属盐30%，稀土10%。
3、将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料95%，石膏5%加入磨机进行粉磨，得普通硅酸盐水泥，粉磨细度330～400M2/kg；
4、将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉50%，普通硅酸盐水泥50%加入混合机混合，可制得强度等级32.5的复合硅酸盐水泥。
表1采用本发明所述方法生产的水泥组成及性能测试结果
Figure BDA00002130433100061
注：编号1~5性能测试中的标准用水量、凝结时间、安定性均符合国家标准。
从表1的结果看出：编号1、编号3、编号4，镍铬渣掺量在42~56%，其强度等级均符合复合硅酸盐水泥32.5的国家标准；编号2和编号5，镍铬渣掺量在19~20%，其强度等级均符合普通硅酸盐水泥42.5的国家标准。
本发明所述P.O水泥为普通硅酸盐水泥，P.C水泥为复合硅酸盐水泥。

Claims (3)

1.一种利用镍铬渣制备水泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将镍鉻渣、粒化高炉矿渣烘干，控制水分≤1.5%，
（2）将烘干后的物料按如下重量比：镍鉻渣75～93%，粒化高炉矿渣0～20%，镍鉻渣活性激发剂0.3～7%，加入磨机进行粉磨，粉磨细度350～500m2/kg，得镍鉻渣复合矿粉，
所述镍鉻渣活性激发剂成分为：一价金属盐、二价金属盐、稀土；配比为一价金属盐20～70%，二价金属盐25～75%，稀土5～15%，
（3）将水泥熟料、石膏按如下重量比：熟料73～97.5%，石膏2.5～27%加入磨机进行粉磨，粉磨细度310～480m2/kg，得普通硅酸盐水泥，
（4）将镍鉻渣复合矿粉与普通硅酸盐水泥按如下重量比：镍鉻渣复合矿粉20～70%，普通硅酸盐水泥30～80%，加入混合机混合，制得强度等级为32.5、42.5的复合硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的利用镍铬渣制备水泥的方法，其特征在于，所述一价金属盐为NaOH或者Na2O.nSO3，n=1.5～3.5或者Na2SO4·10H2O；所述二价金属盐是指生CaO或者CaCl2；所述稀土为富含镧或者钕或者钪和钇的矿物。
3.根据权利要求2所述的利用镍铬渣制备水泥的方法：其特征在于，先将稀土矿烘干，然后按照一价金属盐20～70％，二价金属盐25～75％，稀土5～15％的比例加入粉碎机或球磨机粉磨，粉磨细度80～100目。
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