CN111548031B - 利用工业废渣中和渣制备的矿粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用工业废渣中和渣制备的矿粉及其制备方法,按重量百分比计,将中和渣90‑95%、镍渣5‑10%一起通过设备混合搅拌均匀,进行水化反应,经烘干窑100‑300℃烘干,形成新的水化矿物组成和新的活性晶体晶格的矿粉产品,水分小于1.0%,再将矿粉产品材料通过机械粉磨成粉状的矿粉产品。本发明中的矿粉产品,可替代天然水泥熟料用于生产水泥和混凝土,替代量为40‑50%,使矿粉企业节电50%,提高台时产量50%,为中和渣处理提供了新的技术工艺,节约了矿产资源,减少了碳成分的排放量,保护了生态环境不受二次污染。

Description

利用工业废渣中和渣制备的矿粉及其制备方法
技术领域
本发明属于资源化新技术材料技术领域,具体涉及利用工业废渣中和渣生产矿粉及其制备的方法。
背景技术
中和渣成分复杂,它是由生产稀土企业中排出的像白泥一样的废渣,简称为中和渣;含水分60%,含有大量的钙、硅、铝、铁、镁、氢等化学成分,含有微量有毒有害物质成分,开发利用十分困难,目前这种废渣基本是利用土地堆放填埋的方式处理,严重污染了环境,如长期这样下去,会对人体健康造成极大的危害。在以科学发展观为目标,以人为本推进和谐社会建设的新形势下,无害化和资源化,是本领域技术人员实施可持续发展必须解决的迫切问题。采用新技术协同处置稀土企业排出的废渣中和渣生产矿粉,使其具有明显的综合效益,减少天然矿物资源和能源利用,减少土地占用,有利于节能减排,资源综合利用,环境保护,符合国家关于节能和资源化利用政策,是开展资源综合利用、节能资源和能源、环境保护和可持续发展的需求,是技术人员向环保产业发展道路上迈出的具有深远意义的一步。
发明内容
本发明的目的是为了解决稀土企业排出的废渣中和渣只能堆放填埋和污染环境、无法有效处理的技术问题,提供一种利用中和渣生产矿渣及其制备的方法。
本发明提出的技术方案如下:
利用工业废渣中和渣制备的矿粉,由以下质量百分比的物质组成:中和渣90~95%,镍渣5~10%,所述中和渣稀土企业生产稀土产品后排出的废渣,所述镍渣是镍产品企业生产镍产品后排出的废渣。
优选地,中和渣中含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和H2O,含水量为60%。
本发明公开了利用工业废渣中和渣制备矿粉的方法,取中和渣、镍渣按质量百分比称量后,混合搅拌均匀后进行水化反应,再经烘干窑100-300℃烘干,形成具有新的矿物组成和新的晶体晶格的矿粉产品,水分小于1.0%,再将矿粉产品通过机械粉磨成粉状即可。
优选地,制得矿粉产品的质量技术指标为:密度不小于2.8g/cm3;比表面积不小于400m2/kg;流动度不小于100%;含水量不大于1.0%;三氧化硫含量不大于4.0%;氯离子含量不大于0.06%;烧失量不大于5.0%;活性指数7天不小于95%;28天不小于105%。
优选地,矿粉用于生产水泥产品和混凝土产品中的替代量为40-50%。
与现有技术相比,本发明具有以下技术优势:
(1)本发明将中和渣和镍渣通过不同比例混合,经低温烘干、水化反应形成具有晶体结构的高性能的矿粉产品材料,再通过机械粉磨成粉状材料,立刻转变为有效的微纳米活性晶体晶格,以均匀大小一致的颗粒为基本粒子,松散聚集,并形成大量的纳米结构的孔隙,保持无定形的晶体晶格不变,同时改变了矿粉产品材料中的结晶体为六方体。使材料结构的晶体溶解离子浓度增加进入矿粉产品材料网络结构的空穴,与活性的阳离子相互作用,促进中和渣和镍渣混合体的分解和溶解,激发起矿粉产品材料的胶凝性,通过低温分解使中和渣和镍渣内部结构的晶体晶格相互变得疏松,产生具有很高的活性和巨大的比表能,并提高了矿粉产品材料的活性强度,改变了产品的水化速度,改变了产品材料的物理性能,同时又改变了水泥产品和混凝土的性能。因此,本发明中的矿粉产品材料起到了提高水泥和混凝土强度的增强效果。
(2)本发明利用中和渣生产的矿粉为矿粉行业中的高效资源化利用,有助于减少水泥行业的节能减排和碳排放量,节约天然矿物资源和能源50%左右,使矿粉企业节约用电50%,增加产量50%,实现了中和渣废弃物的高效利用,本发明中的矿粉产品材料满足了产品质量要求,以及中和渣中有害成分的固化能力。本发明中的矿粉产品材料可以等量替代水泥熟料或水泥40-50%,也就节约了水泥和水泥熟料40-50%的天然矿物材料,降低了水泥生产过程中对资源和能源的消耗,减轻了水泥企业生产过程对环境的影响,本发明中的矿粉产品材料的质量性能达到了国家规定的矿渣粉质量要求。
具体实施方式
利用实施例进一步详述本发明,加深对本发明的理解,但不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
本发明公开了利用工业废渣中和渣制备的矿粉,由以下质量百分比的物质组成:中和渣90%,镍渣10%,所述中和渣稀土企业生产稀土产品后排出的废渣,所述镍渣是镍产品企业生产镍产品后排出的废渣;其中,中和渣中含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和H2O,含水量为60%。
本发明公开了利用工业废渣中和渣制备矿粉的方法,取中和渣和镍渣按质量百分比计算为中和渣90%、镍渣10%,通过设备混合搅拌均匀,进行水化反应,再经烘干窑100℃烘干,形成具有新的矿物组成和新的晶体晶格的矿粉产品,水分含量为0.6%,再将矿粉产品通过机械粉磨成粉状即可。
本发明中的矿粉经检测为:密度2.91 g/cm3;比表面积410m2/kg;流动度比105%;含水量0.6%;三氧化硫含量1.6%;氯离子含量0.01%;烧失量1.05%;活性指数7天为106%、28天为115%。矿粉用于生产水泥产品和混凝土产品中的替代量为50%。
实施例2
本发明公开了利用工业废渣中和渣制备的矿粉,由以下质量百分比的物质组成:中和渣95%,镍渣5%,所述中和渣稀土企业生产稀土产品后排出的废渣,所述镍渣是镍产品企业生产镍产品后排出的废渣;其中,中和渣中含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和H2O,含水量为60%。
本发明公开了利用工业废渣中和渣制备矿粉的方法,取中和渣和镍渣按质量百分比计算为中和渣95%、镍渣5%,通过设备混合搅拌均匀,进行水化反应,再经烘干窑300℃烘干,形成具有新的矿物组成和新的晶体晶格的矿粉产品,水分含量为0.5%,再将矿粉产品通过机械粉磨成粉状即可。
本发明中的矿粉经检测为:密度2.95g/cm3,比表面积435m2/kg,流动度比116%,含水量0.5%,三氧化硫含量1.51%,氯离子含量0.008%,烧失量1.31%,活性指数7天为108%、28天为120%。矿粉用于生产水泥产品和混凝土产品中的替代量为40%。
性能测定
将实施例1、实施例2利用中和渣制得的矿粉产品用于40-50%替代水泥和混凝土中,所测得的物理性能检测数据对比结果列入表一和表二。
表一、利用中和渣制得的矿粉产品与替代 40-50%水泥后的物理性能对比检测结果
表二、利用中和制得的矿粉产品掺入混凝土后的性能对比检测结果
由表一和表二检测的结果分析后可知,本发明制得的矿粉产品的性能,要优于矿渣粉产品质量性能,用本产品替代40-50%用于硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、道路水泥其产品性能远远超过不掺本发明中矿粉产品的水泥质量性能。所以,将本产品掺入到通用水泥产品中,不仅能起到优势互补的功能,还能改变其存在的不足,充分发挥本发明中矿粉产品的成分在水泥中的活化功能。由水泥熟料分解出的水合钙离子,很快与本发明中的矿粉产品分解出的粒子团结合在一起,形成水化C-S-H,加速了水泥水化,使得水泥早后期强度充分提高,抑制羟基钙石的形成,不会因羟基钙石的晶格转变,而导致水泥强度下降。随着水化时间的发展,水化C-S-H结晶晶格粘合性能越来越好,因此,在通用水泥中加入本发明中的矿粉产品,能使水化强度性能优于不掺本产品。
本发明制得的矿粉产品也是一种优质的混凝土掺合料,用本产品替代40-50%用于制备混凝土时,可改善混凝土性能,具有强度高、水化热低、抗冻性好、耐磨性强、干缩性小、坍落度损失小等优点,同时还具有良好施工工作度,用本产品配制的混凝土可广泛用于工业及民用等建筑工程建设的道路、桥梁、水下、大坝、地铁、隧道、高速路、防腐工程等,与不掺入本发明的矿粉的混凝土相比,掺入矿粉生产的混凝土和易性好,流动度性能好,坍落度损失小,有利于混凝土泵送和施工,拌和物粘结性增加,不易分层离析和裂纹,减少泌水性能,降低混凝土早期水化热,对减少工程施工沉降开裂有利,可增强混凝土的强度,起到了提高混凝土强度的增强效果。
本发明中的矿粉产品,其原材料全是工业废渣生产的,不需要添加任何天然矿物材料,因此,矿粉产品的研制成功为社会环境和资源化综事利用带来巨大的效益,生产过程中对环境无二次污染,属于一种绿色新材料产品,具有良好的社会环境、经济效益以及广阔的市场前景。

Claims (2)

1.利用工业废渣中和渣制备的矿粉,其特征在于由以下质量百分比的物质组成:中和渣90~95%,镍渣5~10%,所述中和渣是稀土企业生产稀土产品后排出的废渣,所述镍渣是镍产品企业生产镍产品后排出的废渣,中和渣中含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和H2O,含水量为60%;利用工业废渣中和渣制备矿粉的方法为:取中和渣、镍渣按质量百分比称量后,混合搅拌均匀后进行水化反应,再经烘干窑100-300℃烘干,形成具有新的矿物组成和新的晶体晶格的矿粉产品,水分小于1.0%,再将矿粉产品通过机械粉磨成粉状即可,制得矿粉产品的质量技术指标为:密度不小于2.8g/cm3,比表面积不小于400m2/kg,流动度不小于100%,含水量不大于1.0%,三氧化硫含量不大于4.0%,氯离子含量不大于0.06%,烧失量不大于5.0%,活性指数7天不小于95%,28天不小于105%。
2.根据权利要求1所述的利用工业废渣中和渣制备的矿粉,其特征在于:矿粉用于生产水泥产品和混凝土产品中的替代量为40-50%。
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