CN106587675A - 一种高活性镍渣基水泥混合材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高活性镍渣基水泥混合材，原材料包括基础物料和外加剂。所述基础物料包括工业冶金镍渣、粉煤灰、超细硅灰、石膏；所述外加剂包括NDZ‑401钛酸酯偶联剂，乙烯基双硬脂酰胺。本发明还提供所述高活性镍渣基水泥混合材的制备方法。本发明在保持镍渣原有的物理化学性能基础上，主要通过两种处理工艺将工业冶金镍渣制备成高活性水泥混合材：一方面，利用流化床式气流磨将工业冶金镍渣微细化处理；另一方面，将制得的工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍。同时，本发明的高活性镍渣基水泥混合材符合国际GB11968‑2006的相关指标，对镍渣的大量使用具有指导性和现实意义。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用工业冶金镍渣制备的高活性镍渣基水泥混合材及其制备方法。
背景技术
水泥混合材是一类矿物质材料，包括如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰一类的活性水泥混合材，以及与水泥不发生化学反应的工业废渣、石灰石、粘土、磨细石英砂一类的非活性水泥混合材。水泥混合材的主要作用包括：
1)在水泥中掺加水泥混合材可以调节水泥标号与品种，增加水泥产量，降低生产成本，
2)在一定程度上改善水泥的某些性能，满足建筑工程对水泥的特殊要求，
3)可以综合利用大量工业废渣，消化固体废弃物，从而减少对环境的污染。
近年来，为了使我国水泥工业走上优质、低耗、高效与环境相容的可持续发展道路，应充分利用工业废渣这一廉价宝贵的资源作为水泥水泥混合材，使水泥这种最重要的建筑材料成为绿色材料。将工业废渣用作为水泥水泥混合材的水泥制品具有水化热低、耐腐蚀性好、流动度好、后期强度高、微膨胀性等优点，且在淡水和硫酸盐介质环境中具有良好的抗侵蚀性，因此被广泛用于地下、水工、海工建筑工程中。
在镍金属冶炼过程中，浮于熔融态镍金属顶部的镍渣每5～8h排渣1次，排出的镍渣再经过自然冷却或者水淬冷却后形成粒化高炉废渣。目前，我国镍金属生产主要采用电炉熔炼、闪速炉熔炼和鼓风炉熔炼等生产工艺，其中闪速炉熔炼技术最为先进，该工艺每生产1t镍金属需排出约10～16t镍渣。镍渣中含有较多Cu、Co、Ni及Fe等有用元素，可以回收利用。同时，镍渣可用于制备微晶玻璃、生产墙体材料(如加气混凝土砌块)、新型建材(如透水混凝土)、替代混凝土粗、细集料，或用作为井下填充材料。除此之外，还可以利用镍渣制备纤维、焊接剂、优质燃料、精脱硫剂，以及用作农业肥料等。此外，进一步加强研究镍渣综合利用技术和先进装备，以及开发镍渣的高附加值产品仍具有重要意义。
目前，有许多研究者进行了工业冶金镍渣固废资源化利用的探索。公开号CN104030633A的中国发明专利申请(公开日2014年9月10日)公开了将镍渣磨细筛分制成建筑用砂，用在混凝土生产领域，为解决天然砂日趋匮乏找到了新的途径。公开号CN104529312A的中国发明专利申请(公开日2015年4月22日)公开了利用镍渣制备镍渣砖，作为烧结砖的有效替代品，其成型与养护工艺简单，易于实现规模化生产，市场前景广阔。再如，公开号CN104671825A的中国发明专利申请(公开日2015年2月16日)公开了利用镍渣制备蒸压加气混凝土砌块，其单位体积重量是粘土砖的三分之一，保温性能是粘土砖的3-4倍，隔音性能是粘土砖的2倍。
现有技术高活性工业废渣水泥混合材主要以含高钙或玻璃相成分的工业废渣为原料进行制备。已经有专利公开将矿渣用作为混合材制备硫酸盐水泥(CN101386478A，公开日2009年3月18日)，其主要原理基于矿渣含钙量高，能为水泥提供充足的钙源，促进一系列C-S-H凝胶的形成，该专利还通过掺入高量的磷石膏，促进骨架形成和化学反应进行，并加入硅酸盐熟料、石灰、钢渣、强碱、强碱盐等外加剂，促进水化硫铝酸钙的形成等工艺，使得制成的硫酸盐水泥既有一定的早期强度，又有相当高的后期强度，同时具有和易性好、使用方便等特点。此外，还出现了将粉煤灰用作为活性混合材制备高性能水泥的相关专利(CN1636915A，公开日2005年7月13日)，该专利理论基础为粉煤灰细度大且含有一定量的玻璃相，并通过掺入可溶性碳酸盐、可溶性磷酸盐和可溶性硫酸盐调节水泥中的碱浓度，进而制成一种在使用中碱含量处于安全水平的粉煤灰活性混合材。还出现了利用钢渣与脱硫石膏、半水石膏、矿粉和少量水泥熟料掺拌制备钢渣水泥的相关专利(CN102079635，公布日2011年6月1日)，之所以钢渣可用作为水泥混合材，主要因为钢渣中含有大量类似水泥熟料中含有的具有胶凝活性的矿物成分(如C3S、C2S和部分固溶体等)。
与矿渣相比，镍渣含钙量低，仅为1-5％，难以为水泥提供充足钙源，与钢渣相比，矿物组成中不含有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铁铝酸钙([Ca2(Al,Fe)2O5])、镁铁相固溶体(MgO.2FeO)等具有胶凝活性的矿物，与粉煤灰相比，镍渣细度低，且几乎不含有玻璃相等成分。镍渣的主要化学组成为SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3，主要矿物组成为镁橄榄石、铁镁橄榄石、顽辉石、镁黄长石。而这些矿物多为耐火材料，其钙含量非常低，因而不存在类似水泥熟料中硅酸三钙(C3S)，硅酸二钙(C2S)，铝酸三钙(C3A)，铁铝酸四钙(C4AF)一类具有胶凝活性的矿物，故其胶凝活性低。除此之外，工业冶金镍渣的易磨性也较差，普通粉磨工艺需要消耗相当于1.5～3倍粉磨水泥熟料的电能才能将其粉磨至微米级，所以其生产能耗也较高。上述两个问题成为制约以冶金镍渣为主要原料制备高活性混合材的主要瓶颈问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用镍渣制备的高活性镍渣基水泥混合材及其制备方法。本发明在保持镍渣原有的物理化学性能基础上，主要通过两种处理工艺将工业冶金镍渣制备成高活性水泥混合材：一方面，利用流化床式气流磨将工业冶金镍渣微细化处理；另一方面，将制得的工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：本发明所述原料包括基础物料和外加剂，所述基础物料包括工业冶金镍渣微粉、粉煤灰、超细硅灰、石膏，将该水泥混合材与硅酸盐水泥熟料混掺制成硅酸盐水泥，以硅酸盐水泥质量为1计，各组分含量分别为：工业冶金镍渣微粉：20-30％；粉煤灰：2-6％；超细硅灰：5-10％；石膏：2-5％；硅酸盐水泥熟料：50-70％。
所述工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰的微观结构为：镍渣颗粒镶嵌于粉煤灰颗粒的孔隙之间，超细硅灰颗粒镶嵌于粉煤灰颗粒与镍渣微粉颗粒的孔隙之间。
具体的，为了实现合理配伍，本发明所述工业冶金镍渣微粉的颗粒粒径范围为5-20μm，且平均粒径≤10μm，SiO2含量≥50％；所述粉煤灰颗粒粒径范围为15-35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥50％；所述超细硅灰颗粒粒径范围为0.2-1μm，且平均粒径≤0.5μm，SiO2含量≥90％。
所述石膏经0.075mm方孔筛筛选，45μm筛余≤30％。
具体的，本发明所述外加剂为表面分散剂，所述表面分散剂选自NDZ-401钛酸酯偶联剂，乙烯基双硬脂酰胺；NDZ-401钛酸酯偶联剂与所述镍渣的质量比为1.0％～2.0％；乙烯基双硬脂酰胺与所述镍渣的质量比为0.5％～2.0％。
本发明还提供了上述水泥混合材的制备方法，主要包括以下两个步骤：1)、流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣；2)、将制得的工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍，有效填充空隙，最终使得混合物料具有较高活性并可用作为水泥水泥混合材。
具体的，所述的步骤1)具体为：将预处理后的镍渣装入流化床式气流磨储料仓，并滴入1.0％～2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂与0.5％～2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺，设置粉磨参数，粉磨至设定时间。更进一步，上述流化床式气流磨的具体参数设置为：
a.滴入1.0％～2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入0.5％～2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.45MPa～0.6MPa，粉碎气压0.4MPa～0.55MPa；
c.控制给料速率5g/s～8g/s，持料量300g～500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速8000rpm～13000rpm；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角30°、45°、60°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气。
具体的，所述的步骤2)具体为：a.按重量配比取工业冶金镍渣微粉、粉煤灰和石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间10-30min；b.按重量配比取超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间15-60min。
本发明的高活性镍渣基水泥混合材，制备工艺中的流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣，能够将质地坚硬的工业冶金镍渣进行超细化处理，使得工业冶金镍渣颗粒细化为平均粒径小于10μm的镍渣微粉，从而实现机械活化工业冶金镍渣的目的；在工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍过程中(配伍示意图如图3所示)，主要是基于物理填充和微集料效应，合理配伍的三种物料相互间有效填充各部分空隙，进而实现混合物料紧密堆积，因此，上述两种制备工艺制得的镍渣基水泥混合材具有较高的胶凝活性。基础物料中的石膏是在镍渣基混合材发生水化反应过程中起缓凝剂作用；NDZ-401钛酸酯偶联剂，乙烯基双硬脂酰胺则起到促进镍渣在流化床式气流磨中均匀分散的作用。
有益效果：本发明制得的高活性镍渣基水泥混合材与硅酸盐水泥熟料混掺，制成的硅酸盐水泥胶砂抗压强度、胶砂抗折强度、体积安定性、初凝时间和终凝时间等各项指标都符合国家标准《GB/T11968-2006》。
附图说明
图1为实施例1的高活性镍渣基水泥混合材制成的水泥净浆(标准养护至3d、7d和28d)的氮气吸附脱附曲线图。
图2为实施例1的高活性镍渣基水泥混合材制成的水泥净浆(标准养护至3d、7d和28d)的孔径分布图。
图3为镍渣微粉、粉煤灰和超细硅灰的配伍示意图。
具体实施方式：
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
本发明提供一种高活性镍渣基水泥混合材，原料包括基础物料和外加剂，所述基础物料包括工业冶金镍渣微粉、粉煤灰、超细硅灰、石膏，且所述的工业冶金镍渣微粉、粉煤灰、超细硅灰、石膏的质量百分比以硅酸盐水泥熟料的质量计分别为：
工业冶金镍渣微粉：20-30％；粉煤灰：2-6％；超细硅灰：5-10％；石膏：2-5％。
优选的，所述工业冶金镍渣微粉的颗粒粒径范围为5-20μm，且平均粒径≤10μm，SiO2含量≥50％。
优选的，所述粉煤灰颗粒粒径范围为15-35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥90％。
优选的，所述超细硅灰颗粒粒径范围为0.2-1μm，且平均粒径≤0.5μm，SiO2含量≥98％。
优选的，所述石膏经0.075mm方孔筛筛选，45μm筛余≤30％。
优选的，所述外加剂为表面分散剂，所述表面分散剂选自NDZ-401钛酸酯偶联剂，乙烯基双硬脂酰胺。NDZ-401钛酸酯偶联剂与所述镍渣的质量比为1.0％～2.0％，乙烯基双硬脂酰胺与所述镍渣的质量比为0.5％～2.0％；
作为一种优选的实施方式，本发明提供一种上述高活性镍渣基水泥混合材的制备方法，具体步骤为：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入1.0％～2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入0.5％～2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.45MPa～0.6MPa，粉碎气压0.4MPa～0.55MPa；
c.控制给料速率5g/s～8g/s，持料量300g～500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速8000rpm～13000rpm；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角30°、45°、60°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气。
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取工业冶金镍渣微粉、粉煤灰和石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间10-30min；
b.按重量配比取超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间15-60min。
下列实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
表1实施例1-4和对比例1-2实验参数
实施例1一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入1.5％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.55MPa，粉碎气压0.50MPa；
c.控制给料速率7g/s，持料量500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速1000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角60°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取25％工业冶金镍渣微粉、4％粉煤灰和3％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间25min；
b.按重量配比取6％超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间40min。
表2实施例1高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
| 检验项目 | 技术要求 | 检测结果 | 结果评价 |
| 胶砂抗压强度(MPa) | ≥42.5 | 44.5 | 合格 |
| 胶砂抗折强度(MPa) | ≥6.5 | 6.7 | 合格 |
| 体积安定性(％) | <0.5 | 0.03 | 合格 |
| 初凝时间(min) | ≥45 | 71 | 合格 |
| 终凝时间(min) | ≤390 | 365 | 合格 |
实施例2一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入1.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺
b.调节工作压力，其中入磨气压0.50Mpa，粉碎气压0.40MPa；
c.控制给料速率5g/s，持料量300g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速9000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角30°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取20％工业冶金镍渣微粉、3％粉煤灰和2％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间20min；
b.按重量配比取5％超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间45min。
表3实施例2高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
| 检验项目 | 技术要求 | 检测结果 | 结果评价 |
| 胶砂抗压强度(MPa) | ≥42.5 | 46.6 | 合格 |
| 胶砂抗折强度(MPa) | ≥6.5 | 6.9 | 合格 |
| 体积安定性(％) | <0.5 | 0.02 | 合格 |
| 初凝时间(min) | ≥45 | 66 | 合格 |
| 终凝时间(min) | ≤390 | 348 | 合格 |
实施例3一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入0.5％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺
b.调节工作压力，其中入磨气压0.6Mpa，粉碎气压0.45MPa；
c.控制给料速率8g/s，持料量500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速13000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角45°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取25％工业冶金镍渣微粉、4％粉煤灰和3％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间30min；
b.按重量配比取6％超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间45min。
表4实施例3高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
实施例4一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入1.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入1.5％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.45Mpa，粉碎气压0.55MPa；
c.控制给料速率6g/s，持料量400g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速8000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角45°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取30％工业冶金镍渣微粉、5％粉煤灰和5％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间25min；
b.按重量配比取8％超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间50min。
表4实施例4高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
| 检验项目 | 技术要求 | 检测结果 | 结果评价 |
| 胶砂抗压强度(MPa) | ≥42.5 | 43.6 | 合格 |
| 胶砂抗折强度(MPa) | ≥6.5 | 6.7 | 合格 |
| 体积安定性(％) | <0.5 | 0.03 | 合格 |
| 初凝时间(min) | ≥45 | 79 | 合格 |
| 终凝时间(min) | ≤390 | 375 | 合格 |
对比例1一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入1.5％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.2Mpa，粉碎气压0.2MPa；
c.控制给料速率5g/s，持料量300g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速5000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角30°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
a.按重量配比取25％工业冶金镍渣微粉、4％粉煤灰和4％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间20min；
b.按重量配比取6％超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间45min。
表4对比1高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
| 检验项目 | 技术要求 | 检测结果 | 结果评价 |
| 胶砂抗压强度(MPa) | ≥42.5 | 40.5 | 不合格 |
| 胶砂抗折强度(MPa) | ≥6.5 | 6.1 | 不合格 |
| 体积安定性(％) | <0.5 | 0.05 | 合格 |
| 初凝时间(min) | ≥45 | 85 | 合格 |
| 终凝时间(min) | ≤390 | 435 | 不合格 |
对比例2一种高活性镍渣基水泥混合材
通过如下方法制备得到：
Ⅰ.流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣
a.滴入2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入1.5％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.60Mpa，粉碎气压0.45MPa；
c.控制给料速率8g/s，持料量500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速13000rmp；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角45°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气；
Ⅱ.工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍
按重量配比取25％工业冶金镍渣微粉、10％粉煤灰和4％石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间25min；
表4对比例2高活性镍渣基水泥混合材性能检测结果
| 检验项目 | 技术要求 | 检测结果 | 结果评价 |
| 胶砂抗压强度(MPa) | ≥42.5 | 37.0 | 不合格 |
| 胶砂抗折强度(MPa) | ≥6.5 | 5.9 | 不合格 |
| 体积安定性(％) | <0.5 | 0.03 | 合格 |
| 初凝时间(min) | ≥45 | 58 | 合格 |
| 终凝时间(min) | ≤390 | 371 | 合格 |
取实施例1和实施例3高活性镍渣基水泥混合材掺入硅酸盐水泥熟料制成普通硅酸盐水泥，用标准稠度用水量制成20mm×20mm×20mm水泥净浆试样(标准养护至3d、7d和28d)，在规定龄期取适量净浆试样置于真空干燥箱中80℃干燥8h，取出粉磨成粉末，称取0.1±0.0100g粉末装入Beckman Coulter SA3100型比表面积及孔径分布分析仪测试。测得样品的氮气吸附脱附曲线及孔径分布图见图1、图2(注：实施例1和实施例3制得的两种混合材制成的净浆试样氮气吸附脱附曲线及孔径分布图规律性差异不大，故只对其中一样品做详细描述)。
IUPAC(国际纯粹化学与应用化学联合会)按形状将迟滞环分为H1、H2、H3、H4四类。由图1可知，本实验制备出的水泥净浆粉末经比表面积及孔径分布分析仪测试后发现，属于H4型迟滞环，该环是由形状和尺寸均匀的狭缝状孔引起的，随着养护时间的增加，氮气吸附量越来越少，而氮气吸附能力越强表明孔隙率越大，致密化程度越低。由图2可知，随着养护龄期的增加，各个体系的微孔、中孔含量不断增强，各个体系的微孔(<2nm)含量最高，其次是中孔(2～50nm)含量较高，其分布空间也较广，如养护至3d时，中孔含量高达84.04％；养护至7d时，中孔含量高达88.05％；养护至28d时，中孔含量高达90.11％。这些微孔、中孔对水泥基材料发展有促进作用，使得本实验制备出的标准水泥制品具有较好的性能。
用对比例1、对比例2制备的高活性镍渣基水泥混合材制备出的标准水泥制品，在原料组成上与实验例1、2、3、4保持一致，由于在流化床式气流磨粉磨和镍渣微粉、粉煤灰、超细硅灰配伍两种处理工艺上存在较大差异，使得对比例1、2制备出的镍渣基混合材物理化学性能不符合国家标准。因此，本发明制备出的高活性镍渣基水泥混合材不仅具有一般水泥水泥混合材的基本物理化学性质，还具有较高的活性，为工业冶金镍渣大批量应用于水泥制品工业提供了可能。
以上对本发明具体实施方式的描述不局限于本发明，本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
Claims (9)
1.一种高活性镍渣基水泥混合材，其特征在于原料包括基础物料和外加剂，所述基础物料包括工业冶金镍渣微粉、粉煤灰、超细硅灰、石膏，将该水泥混合材与硅酸盐水泥熟料混掺制成硅酸盐水泥，以硅酸盐水泥质量为1计，各组分含量分别为：工业冶金镍渣微粉：20-30％；粉煤灰：2-6％；超细硅灰：5-10％；石膏：2-5％；硅酸盐水泥熟料：50-70％。
2.根据权利要求1所述的高活性镍渣基水泥混合材，其特征在于所述工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰的微观结构为：镍渣颗粒镶嵌于粉煤灰颗粒的孔隙之间，超细硅灰颗粒镶嵌于粉煤灰颗粒与镍渣微粉颗粒的孔隙之间。
3.根据权利要求1所述的高活性镍渣基水泥混合材，其特征在于，所述工业冶金镍渣微粉的颗粒粒径范围为5-20μm，且平均粒径≤10μm，SiO2含量≥50％；所述粉煤灰颗粒粒径范围为15-35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥50％；所述超细硅灰颗粒粒径范围为0.2-1μm，且平均粒径≤0.5μm，SiO2含量≥90％。
4.根据权利要求1所述的高活性镍渣基水泥混合材，其特征在于，所述石膏经0.075mm方孔筛筛选，45μm筛余≤30％。
5.根据权利要求1所述的高活性镍渣基水泥混合材，其特征在于，所述外加剂为表面分散剂，所述表面分散剂选自NDZ-401钛酸酯偶联剂，乙烯基双硬脂酰胺；NDZ-401钛酸酯偶联剂与所述镍渣的质量比为1.0％～2.0％；乙烯基双硬脂酰胺与所述镍渣的质量比为0.5％～2.0％。
6.权利要求1～5中任意一项权利要求所述的高活性镍渣基水泥混合材的制备方法，其特征在于主要包括以下两个步骤：1)、流化床式气流磨粉磨工业冶金镍渣；2)、将制得的工业冶金镍渣微粉与粉煤灰、超细硅灰进行合理配伍，有效填充空隙，最终使得混合物料具有较高活性并可用作为水泥水泥混合材。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的步骤1)具体为：将预处理后的镍渣装入流化床式气流磨储料仓，并滴入1.0％～2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂与0.5％～2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺，设置粉磨参数，粉磨至设定时间。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述流化床式气流磨的具体参数设置为：
a.滴入1.0％～2.0％镍渣质量百分比的NDZ-401钛酸酯偶联剂，滴入0.5％～2.0％镍渣质量百分比的乙烯基双硬脂酰胺；
b.调节工作压力，其中入磨气压0.45MPa～0.6MPa，粉碎气压0.4MPa～0.55MPa；
c.控制给料速率5g/s～8g/s，持料量300g～500g；
d.控制分级装置参数，调节分级机转速8000rpm～13000rpm；
e.设置气流喷嘴和给料喷嘴的角度，两者夹角30°、45°、60°；
f.粉碎工质采用干燥无油空气。
9.根据权利要求6所述的制备方法其特征在于所述的步骤2)具体为：a.按重量配比取工业冶金镍渣微粉、粉煤灰和石膏，强力搅拌至均匀，搅拌时间10-30min；b.按重量配比取超细硅灰，向步骤a得到的混合物料中加入超细硅灰，强力搅拌至均匀，搅拌时间15-60min。
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