CN108164170A - 一种混合镍铁渣微粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合镍铁渣微粉及其制备方法。本发明的混合镍铁渣微粉的原材料为电炉镍铁渣、高炉镍铁渣和AOD炉渣中的两种或三种的混合料，微粉的比表面积为350m2/kg‑500m2/kg，细度在45μm筛余百分率为4％‑20％，密度为2.5g/cm3‑3.1g/cm3，含水量为0.1％‑0.4％，三氧化硫含量不大于3.5％，氯离子为0.01％‑0.03％。本发明的混合镍铁渣微粉充分利用三种废渣各自的特点，通过再利用，实现不同冶炼工艺不同冶炼阶段得到的废渣100％资源化利用，变废为宝；同时减少镍铁渣堆放场地以及处理填埋的费用，解决了废渣占用土地、污染土壤及地下水的问题，具有重大的环境和经济效益。

Description

一种混合镍铁渣微粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及镍铁渣应用技术领域，具体涉及一种混合镍铁渣微粉及其制备方法。
背景技术
镍铁渣是在金属镍或镍铁合金冶炼过程中排出的固体废弃物。镍铁渣的大量排放，不仅污染环境，占用大量土地，对周围环境和人们的健康带来巨大的危害，而且亦是对可再利用资源的极大浪费。如何实现镍铁渣的资源化利用，是金属镍或镍铁合金冶炼工业可持续发展面临的难题。
现有技术一般是将镍铁渣直接粉磨制成镍铁渣微粉，再作为建筑材料使用，例如，CN 103771739A公开了一种镍铁渣微粉及其制备方法，该方法以镍铁渣为原料，经磁选过程，直接粉磨制得镍铁渣微粉。
实际上，根据冶炼方式的不同，镍铁冶炼过程中会产生多种废渣，其中较为常见的有：(1)采用RKEF工艺技术冶炼过程中从矿热炉排出来的粗制渣，又称为电炉镍铁渣，(2)采用高炉工艺技术冶炼过程中从高炉排出来的粗制渣，又称为高炉镍铁渣。此两者都是将红土镍矿粗炼成镍铁的过程。(3)铁水进入AOD炉精炼成不锈钢，前期吹氧脱碳，排出氧化黑渣；后期再次还原，排出还原白渣，往往两者混合在一起在渣场进行处理，此种渣称为冶炼不锈钢的钢渣。由于不同冶炼方式不同冶炼阶段得到的废渣的化学组成、矿物组成也有所不同，如：上述三种废渣中所含有的MgO含量不同且MgO存在状态亦不同，精炼AOD炉渣中含有方镁石晶体，对水泥安定性有不利影响；高炉冶炼工艺所得的高炉镍铁渣中玻璃体含量高，在三种渣中活性最高。因此，如何充分利用三种废渣各自的特点，实现不同冶炼工艺不同冶炼阶段得到的废渣100％资源化利用，目前还未见有相关现有技术的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了镍铁冶炼过程中的不同废渣的应用途径，具体提供了一种镍铁冶炼过程中的不同废渣混合生产的微粉，更具体为一种混合镍铁渣微粉。该混合镍铁渣微粉的原材料为电炉镍铁渣、高炉镍铁渣和AOD炉渣中的两种或三种的混合料，该微粉能用作混凝土掺合料，对镍铁冶炼过程中的不同废渣实现100％的资源化利用。
本发明的目的还在于提供制备上述的一种混合镍铁渣微粉的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种混合镍铁渣微粉，原材料为电炉镍铁渣、高炉镍铁渣和AOD炉渣中的两种或三种的混合料。
进一步地，按质量百分比计，所述混合镍铁渣微粉的原材料包括如下组分：
电炉镍铁渣 0～40％；
高炉镍铁渣 0～70％；
AOD炉渣 30～60％。
进一步优选的，按质量百分比计，所述混合镍铁渣微粉的原材料包括如下组分：
电炉镍铁渣 10％；
高炉镍铁渣 40％；
AOD炉渣 50％。
进一步优选的，按质量百分比计，所述混合镍铁渣微粉的原材料包括如下组分：
高炉镍铁渣 70％；
AOD炉渣 30％。
进一步优选的，按质量百分比计，所述混合镍铁渣微粉的原材料包括如下组分：
电炉镍铁渣 60％；
AOD炉渣 40％。
进一步地，所述的一种混合镍铁渣微粉，比表面积为350m2/kg-500m2/kg，细度在45μm筛余百分率为4％-20％。
进一步地，所述的一种混合镍铁渣微粉，密度为2.5g/cm3-3.1g/cm3，含水量为0.1％-0.4％，三氧化硫含量不大于3.5％，氯离子0.01％-0.03％。
进一步地，所述的一种混合镍铁渣微粉，依据JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》附录A的测定方法，流动度比为95-103％，7d活性指数为65％-78％，28d活性指数为70％-82％。
进一步地，所述电炉镍铁渣、高炉镍铁渣以及AOD炉渣的粉末粒径均不大于10mm，含水量均不大于3％。
进一步地，所述电炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO249.46％-63.15％，Al2O33.56％-6.44％，Fe2O32.67％-9.34％，CaO 0.91％-3.23％，MgO 29.78％-38.5％。
进一步地，所述高炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO229.42％-38.61％，Al2O311.44％-23.47％，Fe2O30.29％-2.35％，CaO 28.92％-44.14％，MgD4.02％-11.84％。
进一步地，所述AOD炉渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO227.83％-36.77％，Al2O30.79％-6.32％，Fe2O30.06％-2.83％，CaO 30.40％-56.94％，MgO 5.64％-11.95％。
三种不同镍铁废渣的化学组成中，SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以及MgO的总成分均在90％以上，且组成中主要为非晶态矿物，因此具有作为混凝土掺合料使用的成分和活性。
依据JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》和T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》的要求，本发明的混合镍铁渣微粉指标检测表明，本发明的微粉可作为混凝土用Ⅱ级或Ⅲ级复合矿物掺合料(普通型)使用，甚至可作为混凝土用Ⅰ级或Ⅱ级电炉镍铁渣粉使用；并且不同比表面积和细度的微粉的密度、流动度比、活性指数、含水量、三氧化硫含量、氯离子含量以及安定性等指标均满足标准要求。
制备上述任一项所述的一种混合镍铁渣微粉的方法，包括如下步骤：
按所述质量百分比，将电炉镍铁渣、高炉镍铁渣以及AOD炉渣混合后，进行立磨粉磨，得到所述混合镍铁渣微粉。
进一步地，所述粉磨过程中，磨机的磨内压差控制在2500Pa-4000Pa，压力控制在7.0MPa-8.5MPa，磨机振动值＜1.5mm/s。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的混合镍铁渣微粉，颗粒级配良好，细度分布均匀，并且具有很好的活性指数，符合JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》中混凝土用II级或III级复合矿物掺合料(普通型)，以及T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中混凝土用I级或II级电炉镍铁渣粉的要求；并且含水量，氯离子含量，安定性等均符合JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》和T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中的规定；
(2)本发明混合镍铁渣微粉的三种不同镍铁渣原料来源充足，且三种镍铁渣原料的化学组成中，SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO以及MgO的总成分在90％以上，组成中主要为非晶态矿物，经过粉磨后可作为混凝土掺合料使用；并且在满足混凝土的强度等级和性能的基础上，降低水泥用量，从而降低成本，节能降耗；
(3)本发明的混合镍铁渣微粉属于绿色环保建筑材料，利用镍铁冶炼过程中的三种不同废渣混合生产微粉，充分利用三种废渣各自的特点，通过再利用，实现不同冶炼工艺不同冶炼阶段得到的废渣100％资源化利用，变废为宝；同时减少镍铁渣堆放场地以及处理填埋的费用，解决了废渣占用土地、污染土壤及地下水的问题，具有重大的环境效益和经济效益。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围和具体实施方式不限于此。
实施例中，本发明的混合镍铁渣微粉通过如下具体方法制备得到，具体包括如下步骤：
(1)成分分析：将电炉镍铁渣，高炉镍铁渣及AOD炉渣分别进行化学成分分析，根据分析结果，对废渣进行配合比设计；
(2)小磨试验：先对不同比例混合的废渣进行小磨粉磨试验，并检测其技术指标，主要检测微粉的化学成分、比表面积、活性指数是否在行业标准技术要求范围内，并找到工业生产应用的最佳废渣混合比例；
(3)工业生产：按最佳废渣混合比例进行混合，采用立磨粉磨，磨内压差控制在2500Pa-4000Pa，压力控制在7.0MPa-8.5MPa，磨机振动值＜1.5mm/s，选粉机转速控制在400rpm-900rpm，合格细粉进入收尘器(不合格的粗粉由磨机边排出，进入回料皮带机至回料斗提回磨内再次粉磨)，然后经空气输送斜槽至成品斗提进入成品库。
(4)产品检测：提取成品仓的微粉，检测其技术指标，主要检验项目包括细度、流动度比、活性指数、含水量、氯离子含量、三氧化硫含量以及安定性。
实施例1
一种混合镍铁渣微粉的制备，具体包括如下步骤：
(1)成分分析：将电炉镍铁渣，高炉镍铁渣及AOD炉渣分别进行化学成分分析，根据分析结果，对废渣进行配合比设计，分析结果如下：
电炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO252.50％，Al2O33.56％，Fe2O35.78％，CaO 0.91％，MgO 29.78％，粒径为0-10mm，含水量为2.8％；高炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO233.56％，Al2O320.75％，Fe2O31.01％，CaO 28.96％，MgO9.17％，粒径为0-10mm，含水量为2.5％；AOD炉渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO236.77％，Al2O33.02％，Fe2O31.28％，CaO 36.37％，MgO 5.81％，粒径为0-10mm，含水量为1.0％。
配合比设计为：质量百分比计为电炉镍铁渣10％、高炉镍铁渣30％、AOD炉渣60％；质量百分比计为电炉镍铁渣10％、高炉镍铁渣40％、AOD炉渣50％；质量百分比计为电炉镍铁渣20％、高炉镍铁渣20％、AOD炉渣60％。
(2)小磨试验：先对不同比例混合的废渣进行小磨粉磨试验，并检测其技术指标，主要检测微粉的比表面积，细度，流动度比，活性指数是否在国标技术要求范围内，并找到工业生产应用的最佳废渣混合比例，经检测，工业生产应用最佳配比结果如下：
配合比设计质量百分比计为电炉镍铁渣10％、高炉镍铁渣40％、AOD炉渣50％的组合最优，该配比组合制备的混合镍铁渣微粉的比表面积为350m2/kg，45μm筛余百分率为20％；依据JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》附录A的测定方法，流动度比为95％，7d活性指数为65％，28d活性指数为71％。
(3)工业生产：按最佳废渣混合比例(电炉镍铁渣10％、高炉镍铁渣40％、AOD炉渣50％)进行混合，采用立磨粉磨，磨内压差控制在2500Pa，压力控制在7.0MPa，磨机振动值＜1.5mm/s，选粉机转速控制在400rpm，合格细粉进入收尘器(不合格的粗粉由磨机边排出，进入回料皮带机至回料斗提回磨内再次粉磨)，然后经空气输送斜槽至成品斗提进入成品库。
(4)产品检测：提取成品仓的微粉，按照JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》和T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中规定的方法检测其技术指标，主要检验项目包括细度、流动度比、活性指数、含水量、氯离子含量、三氧化硫含量、安定性；检验结果如下：
比表面积为350m2/kg，45μm筛余百分率为20％，密度为2.9g/cm3，流动度比为95％，7d活性指数为65％，28d活性指数为71％，含水量为0.4％，氯离子含量为0.013％，三氧化硫含量为0.90％，安定性经检测后合格。
根据规定，制备的混合镍铁渣微粉符合JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》中混凝土用Ⅲ级复合矿物掺合料(普通型)的要求，同时符合T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中混凝土用II级电炉镍铁渣粉的要求，可在工业生产中应用。
实施例2
一种混合镍铁渣微粉的制备，具体包括如下步骤：
(1)成分分析：将高炉镍铁渣及AOD炉渣分别进行化学成分分析，根据分析结果，对废渣进行配合比设计，分析结果如下：
高炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO233.69％，Al2O317.60％，Fe2O30.36％，CaO 39.23％，MgO 5.43％，粒径0-10mm，含水量为2.8％；AOD炉渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO229.48％，Al2O31.09％，Fe2O30.06％，CaO 56.94％，MgO5.64％，粒径为0-10mm，含水量为1.3％。
配合比设计为：质量百分比计为高炉镍铁渣40％、AOD炉渣60％；质量百分比计为高炉镍铁渣70％、AOD炉渣30％。
(2)小磨试验：先对不同比例混合的废渣进行小磨粉磨试验，并检测其技术指标，主要检测微粉的比表面积，细度，流动度比，活性指数是否在国标技术要求范围内，并找到工业生产应用的最佳废渣混合比例，经检测，工业生产应用最佳配比结果如下：
配合比设计质量百分比计为高炉镍铁渣70％、AOD炉渣30％的组合最优；该配比组合制备的混合镍铁渣微粉的比表面积为500m2/kg，45μm筛余百分率为5.5％；依据JG/T486-2015《混凝土用复合掺合料》附录A的测定方法，流动度比为103％，7d活性指数为78％，28d活性指数为82％。
(3)工业生产：按最佳废渣混合比例(高炉镍铁渣30％、AOD炉渣70％)进行混合，采用立磨粉磨，磨内压差控制在4000Pa，压力控制在8.5MPa，磨机振动值为＜1.5mm/s，选粉机转速控制在900rpm，合格细粉进入收尘器(不合格的粗粉由磨机边排出，进入回料皮带机至回料斗提回磨内再次粉磨)，然后经空气输送斜槽至成品斗提进入成品库。
(4)产品检测：提取成品仓的微粉，按照JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》和T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中规定的方法检测其技术指标，主要检验项目包括细度、流动度比、活性指数、含水量、氯离子含量、三氧化硫含量、安定性；检验结果如下：
比表面积为500m2/kg，45μm筛余百分率为5.5％，密度为2.8g/cm3，流动度比为103％，7d活性指数为78％，28d活性指数为82％，含水量为0.1％，氯离子含量为0.018％，三氧化硫含量为0.82％，安定性经检测后合格。
根据规定，制备的混合镍铁渣微粉符合JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》中混凝土用II级复合矿物掺合料(普通型)的要求，同时符合T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中混凝土用I级电炉镍铁渣粉的要求，可在工业生产中应用。
实施例3
一种混合镍铁渣微粉的制备，具体包括如下步骤：
(1)成分分析：将电炉镍铁渣及AOD炉渣分别进行化学成分分析，根据分析结果，对废渣进行配合比设计，分析结果如下：
电炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO251.50％，Al2O33.86％，Fe2O34.98％，CaO 3.07％，MgO 31.91％，粒径为0-10mm，含水量为2.2％；AOD炉渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO230.56％，Al2O30.79％，Fe2O30.33％，CaO 54.30％，MgO5.83％，粒径为0-10mm，含水量为1.8％。
配合比设计为：质量百分比计为电炉镍铁渣60％、AOD炉渣40％；质量百分比计为电炉镍铁渣50％、AOD炉渣50％；质量百分比计为电炉镍铁渣40％、AOD炉渣60％。
(2)小磨试验：先对不同比例混合的废渣进行小磨粉磨试验，并检测其技术指标，主要检测微粉的比表面积，细度，流动度比，活性指数是否在国标技术要求范围内，并找到工业生产应用的最佳废渣混合比例，经检测，工业生产应用最佳配比结果如下：
配合比设计质量百分比计为电炉镍铁渣60％、AOD炉渣40％的组合最优，该最配比制备的混合镍铁渣微粉的比表面积为477m2/kg，45μm筛余百分率为4％；依据JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》附录A的测定方法，流动度比为100％，7d活性指数为67％，28d活性指数为72％。
(3)工业生产：按最佳废渣混合比例(电炉镍铁渣60％、AOD炉渣40％)进行混合，采用立磨粉磨，磨内压差控制在3200Pa，压力控制在8.2MPa，磨机振动值＜1.5mm/s，选粉机转速控制在650rpm，合格细粉进入收尘器(不合格的粗粉由磨机边排出，进入回料皮带机至回料斗提回磨内再次粉磨)，然后经空气输送斜槽至成品斗提进入成品库。
(4)产品检测：提取成品仓的微粉，按照JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》和T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中规定的方法检测其技术指标，主要检验项目包括细度、流动度比、活性指数、含水量、氯离子含量、三氧化硫含量、安定性；检验结果如下：
比表面积为其比表面积为477m2/kg，45μm筛余百分率为4％，密度为3.1g/cm3，流动度比为100％，7d活性指数为67％，28d活性指数为72％，含水量为0.35％，氯离子含量为0.03％，三氧化硫含量为0.79％，安定性经检测后合格。
根据规定，制备的混合镍铁渣微粉符合JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》中混凝土用Ⅲ级复合矿物掺合料(普通型)的要求，同时符合T/ASC 01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》中混凝土用II级电炉镍铁渣粉的要求，可在工业生产中应用。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质与原理下所作的任何改变、替换、组合、简化、修饰等，均应为等效的置换方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，原材料为电炉镍铁渣、高炉镍铁渣和AOD炉渣中的两种或三种的混合料。
2.根据权利要求1所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，按质量百分比计，原材料包括如下组分：
电炉镍铁渣 0～40％；
高炉镍铁渣 0～70％；
AOD炉渣 30～60％。
3.根据权利要求1所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，按质量百分比计，原材料包括如下组分：
电炉镍铁渣 10％；
高炉镍铁渣 40％；
AOD炉渣 50％；
或
高炉镍铁渣 70％；
AOD炉渣 30％；
或
电炉镍铁渣 60％；
AOD炉渣 40％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，比表面积为350m2/kg-500m2/kg，45μm筛余百分率为4％-20％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，密度为2.5g/cm3-3.1g/cm3，含水量为0.1％-0.4％，三氧化硫含量不大于3.5％，氯离子0.01％-0.03％。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，依据JG/T 486-2015《混凝土用复合掺合料》附录A的测定方法，流动度比为95-103％，7d活性指数为65％-78％，28d活性指数为70％-82％。
7.根据权利要求1～3任一项所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，所述电炉镍铁渣、高炉镍铁渣以及AOD炉渣的粉末粒径均不大于10mm，含水量均不大于3％。
8.根据权利要求1～3任一项所述的一种混合镍铁渣微粉，其特征在于，
所述电炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO249.46％-63.15％，Al2O33.56％-6.44％，Fe2O32.67％-9.34％，CaO 0.91％-3.23％，MgO 29.78％-38.5％；
所述高炉镍铁渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO229.42％-38.61％，Al2O311.44-23.47％，Fe2O30.29％-2.35％，CaO 28.92％-44.14％，MgO 4.02％-11.84％；
所述AOD炉渣的主要化学成分以质量百分比计为：SiO227.83％-36.77％，Al2O30.79-6.32％，Fe2O30.06％-2.83％，CaO 30.40％-56.94％，MgO 5.64％-11.95％。
9.制备权利要求1～8任一项所述的一种混合镍铁渣微粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
按所述质量百分比，将电炉镍铁渣、高炉镍铁渣以及AOD炉渣混合后，进行立磨粉磨，得到所述混合镍铁渣微粉。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述粉磨过程中，磨机的磨内压差控制在2500Pa-4000Pa，压力控制在7.0MPa-8.5MPa，磨机振动值＜15mm/s。
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