CN107226632B - 一种提高镍渣水化活性的无机外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣20～60％、草木灰20～60％、石膏20～50％，其中所述灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为普通石膏或脱硫石膏。该无机外加剂能回收利用已有固体废弃物，并能激发镍渣二次水化反应，提高水化活性；还公开了上述提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低。

Description

一种提高镍渣水化活性的无机外加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于外加剂技术领域，具体涉及一种提高镍渣水化活性的无机外加剂及其制备方法。
背景技术
镍渣是冶炼镍铁合金产生的工业废渣，因矿源、冶炼工艺不同，化学成分和矿物组成较复杂；且大部分被露天堆放或填埋，不仅占用大量土地，还严重污染土壤、水体及空气，严重制约企业的可持续发展。镍渣中玻璃相含量高达50％，在碱性介质的激发下具有潜在的水硬活性，但由于氧化钙含量较低，造成水化活性偏低，严重限制其在水泥和混凝土混合材料领域的开发利用。
灰渣属于不锈钢渣的一种，堆积量高达数千万吨，被应用于水泥、混凝土、制砖等领域，但总资源化利用率较低；草木灰是农村柴草燃烧后产生的灰烬物质，数量巨大，主要依靠堆肥、简易填埋或自然腐烂等方式处理，循环利用效率低；石膏属于普通石膏或脱硫石膏，大部分被用于生产纸面石膏板、石膏砌块、粉刷石膏等，小部分被用于水泥缓凝剂，但生产规模有限，总消耗量较低。如能在提高镍渣资源化利用途径的基础上，协同处置已有固体废弃物(如灰渣、草木灰、石膏等)可达到双赢的效果。
外加剂常被应用在水泥和混凝土制备领域，用于激发胶凝材料水化活性，改善制品力学性能。如能利用已有固废中的有效化学成分激发镍渣二次水化反应，提高水化活性，既能实现镍渣在水泥和混凝土领域的应用，又能协同处置现有固废，进而缓解其对环境的压力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高镍渣水化活性的无机外加剂，该无机外加剂能回收利用已有固体废弃物，并能激发镍渣二次水化反应，提高水化活性。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低。
本发明的第一个技术问题是通过如下技术方案来实现的：一种提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣20～60％、草木灰20～60％、石膏20～50％，其中所述灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为普通石膏或脱硫石膏。
本发明所述灰渣优选主要由以下质量百分含量的原料组成：SiO2 20～40％，CaO30～50％，MgO 3～10％，Al2O3 2～10％，Fe2O3 1～8％。
本发明所述草木灰中氧化钾的质量百分含量优选为10～20％。
本发明所述石膏中二水石膏的质量百分含量优选不低于80％。
利用镍渣的玻璃相在碱性条件下硅氧键和铝氧键分解，进而发生缩聚反应形成新的聚合物，使水化活性得以提高。虽然镍渣本身也具有碱性介质，但含量较低，水化反应较弱，活性难以被激发，本发明利用无机外加剂水化反应增加碱性强度，从而促使镍渣进行二次激发。
本发明中的无机外加剂主要用于提高镍渣的水化活性，在镍渣粉磨的过程中加入，其掺量按镍渣总质量的5～20％计。
本发明的第二个技术问题是通过如下技术方案来实现的：上述提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将灰渣和草木灰在100～110℃条件下烘干，石膏在40～50℃条件下烘干，取出冷却至室温，将灰渣、草木灰和石膏分别破碎，并进行筛分过方孔筛，筛分后的物料分开储存备用；
(2)按照上述各组分的用量关系进行配料，下料按照灰渣、石膏和草木灰的次序加入，具体步骤为先加入灰渣粉磨20～40min后，再加入石膏与草木灰进行共同粉磨10～30min，磨细后的物料经过分选后得到成品。
在该提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法中：步骤(1)中筛分优选过4.75mm方孔筛；步骤(2)中分选优选过0.08mm筛。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明为了解决镍渣活性低的问题，充分考虑利用现有固体废弃物(灰渣、草木灰、石膏等)中的有效化学成分(如氧化钙、碳酸盐、硫酸盐)激发镍渣进行二次水化反应，提高水化活性，提供了一种无机活性外加剂新思路；
(2)本发明方法降低了生产成本，大大提高了水泥胶件早期强度；
(3)本发明外加剂不仅提高了镍渣在水泥和混凝土领域应用的可能性，而且能消耗大量的现有固体废弃物，实现了固废协同处置，减轻了其对环境的压力，在提高镍渣资源化利用途径的基础上，协同处置已有固体废弃物(如灰渣、草木灰、石膏等)达到双赢的效果。
附图说明
图1是本发明实施例中无机外加剂的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣30％、草木灰30％、石膏40％，其中灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为普通石膏。
灰渣主要由以下质量百分含量的原料组成：SiO2 34.90％，CaO 45.31％，MgO6.59％，Al2O3 4.56％，Fe2O3 2.37％，剩余的为其它含量较低的成分。
草木灰中氧化钾的质量百分含量为12％。
石膏中二水石膏的质量百分含量为83％。
如图1所示，上述提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将灰渣和草木灰放置于100～110℃烘干，石膏放置于40～50℃环境条件下烘干，取出冷却至室温，将灰渣、草木灰、石膏分别破碎，并进行筛分过4.75mm方孔筛，筛分后的物料分开储存备用；
(2)按照上述各组分的用量关系进行配料，下料按照灰渣、石膏、草木灰的次序加入，具体步骤为先加入灰渣粉磨20～40min后，再加入石膏与草木灰进行共同粉磨10～30min，磨细后的物料经过分选(0.08mm筛)后得到成品。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣30％、草木灰40％、石膏30％。
实施例3
与实施例1不同的是，本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣40％、草木灰40％、石膏20％。
实施例4
与实施例1不同的是，本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣40％、草木灰20％、石膏40％。
实施例5
本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣30％、草木灰40％、石膏30％，其中灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为脱硫石膏。
灰渣主要由以下质量百分含量的原料组成：SiO2 25.32％、CaO 47.89％、MgO4.32％、Al2O37.21％，Fe2O3 7.29％。
草木灰中氧化钾的质量百分含量为15％。
石膏中二水石膏的质量百分含量为86％。
该提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣60％、草木灰20％、石膏20％，其中灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为普通石膏。
灰渣主要由以下质量百分含量的原料组成：SiO2 39.21％，CaO 41.73％，MgO8.19％，Al2O3 6.98％，Fe2O3 1.98％。
草木灰中氧化钾的质量百分含量为18％。
石膏中二水石膏的质量百分含量为83％。
该提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例提供的提高镍渣水化活性的无机外加剂，主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣20％、草木灰60％、石膏20％，其中灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为脱硫石膏。
灰渣主要由以下质量百分含量的原料组成：SiO2 37.64％，CaO 47.06％，MgO3.96％，Al2O3 3.60％，Fe2O35.82％。
草木灰中氧化钾的质量百分含量为20％。
石膏中二水石膏的质量百分含量为85％。
该提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法同实施例1。
本发明中所述镍渣化学成分如表1所示，各实施例结果如表2所示：
表1镍渣化学成分组成/％
表2本发明各实施例结果
其中基准中未加无机外加剂，实施例1～7中在镍渣粉磨过程中无机外加剂掺量为镍渣质量15％，再按照GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉》标准表征镍渣水化活性指数。
从表2数据中可知，无机外加剂均有利于提高镍渣7d和28d水化活性指数，其早期水化活性指数提高更加明显。
以上实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以上实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。

Claims (5)

1.一种提高镍渣水化活性的无机外加剂，其特征是主要由以下质量百分含量的成分组成：灰渣20~60%、草木灰 20~60%、石膏20~50%，其中所述灰渣为普通不锈钢渣，所述草木灰为农业废弃物，所述石膏为普通石膏或脱硫石膏；
所述灰渣主要由以下质量百分含量的原料组成： SiO2 20~40%，CaO 30~50%，MgO 3~10%，Al2O3 2~10%，Fe2O3 1~8%。
2.根据权利要求1所述的提高镍渣水化活性的无机外加剂，其特征是：所述草木灰中氧化钾的质量百分含量为10~20%。
3.根据权利要求1所述的提高镍渣水化活性的无机外加剂，其特征是：所述石膏中二水石膏的质量百分含量不低于80%。
4.权利要求1-3任一项所述的提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）将灰渣和草木灰在100~110℃条件下烘干，石膏在40~50℃条件下烘干，取出冷却至室温，将灰渣、草木灰和石膏分别破碎，并进行筛分过方孔筛，筛分后的物料分开储存备用；
（2）按照上述各组分的用量关系进行配料，下料按照灰渣、石膏和草木灰的次序加入，具体步骤为先加入灰渣粉磨20~40min后，再加入石膏与草木灰进行共同粉磨10~30min，磨细后的物料经过分选后得到成品。
5.根据权利要求4所述的提高镍渣水化活性的无机外加剂的制备方法，其特征是：步骤（1）中筛分过4.75mm方孔筛；步骤（2）中分选过0.08mm筛。
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