CN105016690B - 一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，是将水淬镍铁渣经烘干、细磨、分级后得到细渣和粗渣，向所述细渣中加入激发剂并充分混合，使所述细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替部分水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制；每立方米镍铁渣混凝土中，水泥的质量为150～472kg；所述活化后细渣的质量为30～260kg；所述粗渣的质量为58～472kg；砂子的质量为203～772kg；石子的质量为0～1250kg；减水剂质量为胶凝材料总质量的0.4%～2%。本发明可以显著提高水淬镍铁渣在混凝土中的掺量，改善混凝土集料的级配问题和和易性，同时提高混凝土的强度和抗腐蚀性，大幅降低混凝土成本。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金废渣资源综合利用技术领域，具体涉及一种水淬镍铁渣的处理方法，尤其是一种利用红土镍矿火法冶炼镍铁产生的水淬镍铁渣生产混凝土的方法。
背景技术
近年来，随着红土矿火法冶炼镍铁合金规模逐步扩大，红土镍矿冶炼镍铁废渣的排放量逐渐增多。2011年我国全年镍铁合金含镍量达25万吨，伴随产生的固体废渣超过1500万吨，2015年，预计镍铁渣的总排放量将接近一亿吨，超过铜渣、锰渣等冶金渣的排放总量，约占到冶金渣总排放量的五分之一，成为第四大固体废物。国内对镍铁渣的利用率较低，除了少部分作为矿井填充料，大部分只是进行了简单的堆存，不仅浪费资源，而且占用大量土地，污染环境。
目前国内对镍铁渣的综合利用技术针对的均是硫化镍矿镍铁渣，主要有：替代铁粉做水泥熟料的铁质原料；作为矿井充填混合材料；生产碱激发水泥；镍铁渣回收铁和生产微晶玻璃。红土矿水淬镍铁渣与硫化镍矿镍铁渣相比由于含铁量低，活性低，稳定性较差，使其利用途径受到很大的限制。
生产水泥混合材料是冶金废渣较常用的主要利用方式之一。红土镍矿的水淬镍铁渣活性低，稳定性差，不能直接用于制备凝胶材料，其本身较脆，且有一定的玻璃空腔，也不宜直接作为骨料在混凝土中使用。专利CN103613332A《一种集料掺镍渣的高强混凝土》将镍渣作为集料的一部分加入C60混凝土中，改善集料的级配问题，每立方米混凝土中镍渣的掺量为320～420kg。由于水淬镍铁渣本身较脆，不适宜作为混凝土骨料使用，所以红土镍矿的水淬镍铁渣不适用于该专利混凝土的制备。
专利CN1318528A《一种水泥和混凝土高效掺合料及生产工艺》将钢渣、锰渣、镁渣、镍渣、矿渣等冶金废渣经预处理后，根据各废渣的成分和激发剂一同进行配料，物料经单独磨细、混合磨细两个步骤磨至一定粒度后作为活性混合材料加入生产水泥或混凝土，废渣在水泥中的掺入量为30%～80%，在混凝土中可取代10%～50%的水泥。由于《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）规定，矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中，MgO含量不超过6%，若水泥中MgO含量大于6%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。所以，为了达到质量标准，该专利中水泥及混凝土中镍铁渣的掺量应十分有限。
专利CN102786239A《一种镍炉渣生产水泥的方法》将红土矿镍铁渣与硅酸盐稳定剂湿磨，于一定温度下保温稳定2～3天后作为辅助凝胶材料掺入水泥。该法镍铁渣掺量较大，但镍铁渣需先进行稳定处理，制备过程复杂，处理时间较长。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术存在的不足，提供一种渣利用率高、制备方法简单的利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法。
为了实现以上目的，本发明所采用如下技术方案：
一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，是将水淬镍铁渣经烘干、细磨、分级后得到细渣和粗渣，向所述细渣中加入激发剂并充分混合，使所述细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替部分水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制；每立方米镍铁渣混凝土中，水泥的质量为150～472kg；所述活化后细渣的质量为30～260kg；所述粗渣的质量为58～472kg；砂子的质量为203～772kg；石子的质量为0～1250kg；减水剂质量为胶凝材料（指水泥和活化后的细渣）总质量的0.4%～2%。
进一步地，将所述水淬镍铁渣细磨至粒度为4～5mm以下，分级粒度为70～100μm。
进一步地，所述激发剂为石灰、石膏、碳酸钠、氢氧化钠、水玻璃、水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硅铝酸钙中的一种或几种。
进一步地，所述激发剂的用量为细渣质量的0.1%～10%。
进一步地，所述水淬镍铁渣的细磨步骤采用一段磨矿或多段磨矿。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂或萘系减水剂。
本发明中，水淬镍铁渣具有潜在的火山灰质活性，但其活性较低，水化速度较慢，胶凝性能较差，通过加入适当的激发剂能够促进其活性激发，可以明显改善镍铁渣的活性，加快其水化进程，提高镍铁渣在水泥中的掺量和镍铁渣水泥的强度，从而制备出高强度的混凝土。水淬镍铁渣中的非活性成分（粗渣）经分离后作为砂子使用可以改善细骨料的级配和混凝土的和易性。
综上，本发明提供的水淬镍铁渣混凝土的生产方法，与现有技术相比具有以下优点：
本发明将水淬镍铁渣细渣经活性激发后作为辅助性凝胶材料，水淬镍铁渣粗渣作为集料分别加入混凝土中，可以显著提高水淬镍铁渣在混凝土中的掺量，改善混凝土集料的级配问题和和易性，同时提高混凝土的强度和抗腐蚀性，大幅降低混凝土成本。配合使用聚羧酸系高性能减水剂或萘系高效减水剂，可降低用水20%～30%，同时可提高水泥基材料的致密度和混凝土的强度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
实施例1所用水淬镍铁渣成分如表1所示：
表1 实施例1水淬镍铁渣成分
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | MgO | Fe2O3 | CaO | NiO | K2O | Na2O |
| 含量，% | 5.30 | 46.31 | 24.83 | 14.48 | 1.46 | 0.09 | 0.12 | 0.10 |
一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，包括以下步骤：
将水淬镍铁渣先进行烘干，采用二段磨矿将水淬镍铁渣细磨至5mm以下，以80μm分级，得到粒度在80μm以下的细渣和80μm以上的粗渣，向细渣中加入相当于细渣质量7%的碳酸钠和3%的石膏作为激发剂并充分混合，细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制，减水剂采用聚羧酸系高性能减水剂；混凝土的用料配比和性能如表2所示：
表2 实施例1混凝土用料配比及性能
实施例2
一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，采用实施例1所用水淬镍铁渣，包括以下步骤：
将水淬镍铁渣烘干，采用二段磨矿将水淬镍铁渣细磨至4mm以下，以90μm分级，得到粒度在90μm以下的细渣和90μm以上的粗渣，细渣中加入相当于细渣质量0.1%的氢氧化钠作为激发剂并充分混合，细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制，减水剂采用聚羧酸系高性能减水剂；混凝土的用料配比和性能如表3所示：
表3 实施例2混凝土用料配比及性能
实施例3
实施例3所用水淬镍铁渣成分如表4所示：
表4 实施例3水淬镍铁渣成分
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | MgO | Fe2O3 | CaO | NiO | K2O | Na2O |
| 含量，% | 5.89 | 51.85 | 32.71 | 7.26 | 1.92 | 0.13 | 0.08 | 0.08 |
一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，包括以下步骤：
将水淬镍铁渣烘干，细磨至5mm以下，以70μm分级，得到粒度在70μm以下的细渣和70μm以上的粗渣，细渣中加入相当于细渣质量3%的氢氧化钠和2%的石灰作为激发剂并充分混合，细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制，减水剂采用萘系高效减水剂；混凝土的用料配比和性能如表5所示：
表5 实施例3混凝土用料配比及性能
实施例4
一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，采用实施例3所用的水淬镍铁渣，包括以下步骤：
将水淬镍铁渣烘干，细磨至5mm以下，以100μm分级，得到粒度在100μm以下的细渣和100μm以上的粗渣，细渣中加入相当于细渣质量7%的水化硅酸钙作为激发剂并充分混合，细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制，减水剂采用萘系高效减水剂；混凝土的用料配比和性能如表6所示：
表6 实施例4混凝土用料配比及性能
Claims (5)
1.一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，其特征在于，是将水淬镍铁渣先进行烘干，然后细磨至粒度为5mm以下，再经分级后得到细渣和粗渣，且所述分级粒度为70～100μm；向所述细渣中加入激发剂并充分混合，使所述细渣经激发剂活化后作为辅助凝胶材料代替部分水泥，粗渣作为细骨料代替部分砂子用于混凝土配制；每立方米镍铁渣混凝土中，水泥的质量为150～472kg；所述活化后细渣的质量为30～260kg；所述粗渣的质量为58～472kg；砂子的质量为203～772kg；石子的质量为0～1250kg；减水剂质量为胶凝材料总质量的0.4%～2%。
2.根据权利要求1所述的一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，其特征在于，所述激发剂为石灰、石膏、碳酸钠、氢氧化钠、水玻璃、水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硅铝酸钙中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，其特征在于，所述激发剂的用量为细渣质量的0.1%～10%。
4.根据权利要求1所述的一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，其特征在于，所述水淬镍铁渣的细磨步骤采用一段磨矿或多段磨矿。
5.根据权利要求1所述的一种利用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂或萘系减水剂。
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