CN103408277A - 一种镍渣砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍渣砖及其制备方法。镍渣砖是以水淬镍渣为主要原材料，配以工业废渣、石灰、少量水泥和适量水，均匀拌合后利用模压成型工艺成型，通过蒸气养护或自然养护制备的一种新型镍渣砖。各组分及其质量百分比为：镍渣51.1~67.4%，工业废渣粉煤灰8.5~25.0%，石灰8.4~8.7%，水泥0.3~12.9%，水13.8~15.3%。本发明制备的免烧镍渣砖吃渣量在50%以上，不仅有效利用了镍渣废弃物，而且制备过程勿需高温煅烧，同时力学强度高、耐久性优良。具有利废、环保、再生、节能等突出特性，应用开发前景十分广阔。

Description

一种镍渣砖及其制备方法
  
技术领域
本发明涉及的是一种镍渣砖及其制备方法，属于废渣资源化利用领域。 
背景技术
镍渣是在冶炼金属镍过程中排放的一种工业废渣，即在冶炼镍过程中所形成的以CaO 、SiO2、Al2O3为主要成分的熔融物。镍渣按其形成方法可分为干渣和水渣，磨细的水渣具有潜在的火山灰活性。随着经济的快速发展，我国镍产量近几年增长迅速，1997年仅为近4万t，2004 年则达6.7万t，而2012 年则达22.03万t。而采用闪速炉熔炼法生产1t 镍约排出6～16t渣，仅我国甘肃某冶炼集团每年就要排放近80万t 镍渣(主要为镍闪速熔炼水淬渣和矿热电炉渣)，除少部分回收利用外，其余堆积在渣场，累计堆存量已达1000万t。目前，我国每年约产生100万吨镍渣。如此多的镍渣如果不加治理而任意堆放，不仅会占用大量的土地，而且会造成环境污染，因此有必要对镍渣进行资源化再利用。 
镍渣的化学组成如下： 
成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO MnO Cr TiO2 NiO 其他
含量（%） 19.54 55.51 12.4 6.21 4.7 0.67 0.63 0.2 0.1 0.04
根据国家标准GB/T203-2008，参照矿渣质量系数来计算镍渣的质量系数，其结果为：
镍渣的碱性系数 MO = ( CaO+ MgO) / ( SiO2 + Al2O3 )
= 0.36< 1
镍渣的质量系数 K= （CaO+ MgO+ Al2O3）/ （SiO2+MnO+ TiO2）
          =0.65<1.2
由此可知，镍渣属酸性渣，质量分数偏低，活性较差，因而镍渣的综合利用是一个难题。
                                     
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种镍渣砖及其制备方法，本发明的镍渣砖的吃渣量高，制备加工方便、价格低廉、合成勿需高温，蒸气养护或自然养护即可固结，因此对于解决镍渣污染具有十分重要的意义。 
技术方案：为解决上述技术问题， 本发明提供了一种镍渣砖，该镍渣砖各组分的质量百分比为： 
镍渣                            51.1 ~67.4 % 
工业废渣                        8.5~25.0 %
石灰                            8.4 ~8.7 %
水泥                            0.3 ~12.9 %
水                              13.8 ~15.3 % 。
所述镍渣是冶炼金属镍过程中排放的一种水淬渣废弃物。 
优选的，所述工业废渣包括粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂中的任一种。 
优选的，所述石灰是经过熟化的熟石灰。 
优选的，所述水泥是硅酸盐水泥。 
本发明还提供了一种镍渣砖的制备方法，首先按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰和水泥干搅至均匀混合；然后按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的潮湿散粒状态；将潮湿散状物填满模具，进行模压成型。 
优选的，成型后的镍渣砖采用蒸气养护或自然养护。 
优选的，所述的蒸气养护是80-90℃条件下的蒸气养护，养护时间1—2天。 
优选的，所述的自然养护是放在空气中洒水养护，养护时间28天。 
有益效果：(1)吃渣量高，可达50%以上，消纳了大量固体废弃物—镍渣，变废为宝，化污染源为可用资源，具有显著的节能环保效益；(2)镍渣不需要烘干，直接与其它粉料拌合，每吨可节省了60-80元的烘干费；(3)制备勿需高温，在80—90℃蒸气养护或自然养护条件下合成，与高温烧结砖(>1000℃)相比，能耗低、设备投资小，操作简单方便。综合运用上述技术制备的免烧型秸杆-泥渣复合自保温材料，国内外尚无此类产品。 
  
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明。 
本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，将石灰和少量水泥掺入到镍渣和工业废渣中，通过模压成型工艺，经过蒸汽养护或自然养护，激发镍渣中具有潜在活性的SiO2和Al2O3，产生具有较高力性能和优异耐久性能的建筑制品。为我国大量堆积的镍渣废弃物的资源化提供新材料和新技术，并可促进我国建筑制品的发展。具有重要的理论意义和显著的工程应用价值，市场前景十分广阔。 
本发明制备的免烧镍渣砖吃渣量在50%以上，不仅有效利用了镍渣废弃物，而且制备过程勿需高温煅烧，同时力学强度高、耐久性优良。具有利废、环保、再生、节能等突出特性，应用开发前景十分广阔。 
本发明提供的镍渣砖，该镍渣砖各组分的质量百分比为： 
镍渣                            51.1 ~67.4 % 
工业废渣                        8.5~25.0 %
石灰                            8.4 ~8.7 %
水泥                            0.3 ~12.9 %
水                              13.8 ~15.3 % 。
所述镍渣是冶炼金属镍过程中排放的一种水淬渣废弃物。 
所述工业废渣包括粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉、矿山尾砂中的任一种。 
所述石灰是经过熟化的熟石灰。 
所述水泥是硅酸盐水泥。 
本发明还提供了镍渣砖的制备方法，首先按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰和水泥干搅至均匀混合；然后按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的潮湿散粒状态；将潮湿散状物填满模具，进行模压成型。 
成型后的镍渣砖采用蒸气养护或自然养护。 
所述的蒸气养护是80-90℃条件下的蒸气养护，养护时间1—2天。 
所述的自然养护是放在空气中洒水养护，养护时间28天。 
  
实施例1：
镍渣                            67.4% 
工业废渣                        8.5%
石灰                            8.4%
水泥                            0.4%
水                              15.3%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为80℃蒸气养护箱中养护1天。
测得其性能如下： 
抗压强度为3.3 MPa，抗折强度1.2 MPa
实施例2：
镍渣                           52.2% 
工业废渣                       25.0%
石灰                           8.7%
水泥                           0.3%
水                             13.8%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为80℃蒸气养护箱中养护1天。
测得其性能如下： 
抗压强度为5.2MPa，抗折强度1.8 MPa
实施例3：
镍渣                           51.3% 
工业废渣                       21.4%
石灰                           8.5%
水泥                           4.3%
水                             14.5%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为80℃蒸气养护箱中养护1天。
测得其性能如下： 
抗压强度为5.4MPa，抗折强度1.6 MPa
实施例4：
镍渣                           51.1% 
工业废渣                       17%
石灰                           8.5%
水泥                           8.5%
水                             14.9%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为80℃蒸气养护箱中养护1天。
测得其性能如下： 
抗压强度为6.7MPa，抗折强度2.2 MPa
实施例5：
镍渣                           51.4% 
工业废渣                       12.9%
石灰                           8.6%
水泥                           12.9%
水                             14.2%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为80℃蒸气养护箱中养护1天。
测得其性能如下： 
抗压强度为3.5MPa，抗折强度1.4 MPa
实施例6：
镍渣                           51.1% 
工业废渣                       17%
石灰                           8.5%
水泥                           8.5%
水                             14.9%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放到温度为90℃蒸气养护箱中养护2天。
测得其性能如下： 
抗压强度为17.2MPa，抗折强度4.6 MPa
实施例7：
镍渣                           51.7% 
工业废渣                       19.0%
石灰                           8.6%
水泥                           6.9%
水                             13.8%
按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰、水泥等干状物质，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；将配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的湿散粒状态；然后将潮湿散状物填满模具，进行模压成型；脱模后镍渣砖放在空气中洒水养护，养护时间28天
测得其性能如下：
抗压强度为8.2MPa，抗折强度3.1 MPa。

Claims (9)

1.一种镍渣砖，其特征在于，该镍渣砖各组分的质量百分比为：
镍渣                            51.1 ~67.4 % 
工业废渣                        8.5~25.0 %
石灰                            8.4 ~8.7 %
水泥                            0.3 ~12.9 %
水                              13.8 ~15.3 % 。
2.根据权利要求1所述的镍渣砖，其特征在于，所述镍渣是冶炼金属镍过程中排放的一种水淬渣废弃物。
3.根据权利要求1所述的镍渣砖，其特征在于，所述工业废渣包括粉煤灰、矿渣粉、炉渣、磨细煤矸石粉或矿山尾砂中的任一种。
4.根据权利要求1所述的镍渣砖，其特征在于，所述石灰是经过熟化的熟石灰。
5.根据权利要求1所述的镍渣砖，其特征在于，所述水泥是硅酸盐水泥。
6.一种如权利要求1所述的镍渣砖的制备方法，其特征在于，首先按配方比例称取所需的镍渣、工业废渣、石灰和水泥干搅至均匀混合；然后按配方比例水缓慢加入到混合均匀的粉料中，搅拌至均匀的潮湿散粒状态；将潮湿散状物填满模具，进行模压成型。
7.根据权利要求6所述的镍渣砖的制备方法，其特征在于，成型后的镍渣砖采用蒸气养护或自然养护。
8.根据权利要求7所述的镍渣砖的制备方法，其特征在于，所述的蒸气养护是80-90℃条件下的蒸气养护，养护时间1—2天。
9.根据权利要求7所述的镍渣砖的制备方法，其特征在于，所述的自然养护是放在空气中洒水养护，养护时间28天。
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