大摻量高強度鎳渣磚及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種大摻量高強度鎳渣磚及其制備方法，屬于工業固體廢棄物資源化
技術領域。
【背景技術】
[0002] 鎳是一種戰略物資，被譽為"工業維生素"，在國防和民用工業中均具有廣泛的用 途，因此，我國鎳消費量增長迅速，導致大量的鎳渣產生。由紅土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬 后產生的水淬鎳渣、空冷鎳渣，其主要成分均由3102、1%016203^1203、0 &0等組成；其中， 水淬鎳渣僅含有少量的鎂橄欖石和Si02結晶相，其余均以玻璃態物質存在，經球磨后具有 潛在的火山灰活性，而空冷鎳渣較為堅硬，破碎后仍具有較高的強度。因此，這兩種形態的 鎳渣均可以作為建筑材料加以利用，以減少其堆積對環境造成的污染。
[0003] 目前對鎳渣的資源化利用以有價金屬回收為主，但有價金屬回收后仍存在大量的 廢渣亟待處理。專利CN102703696A采用多次分段浸出、萃取工藝回收鐵、鉻、鎳和鎂。專利 CN104120209A中，鎳渣在還原劑作用下形成含鎳鐵水和熔渣，含鎳鐵水可用于煉鐵。專利 CN103643043A則將鎳渣在高溫處理和碳粉反應條件下分別制備金屬鎂、金屬鐵、碳化硅、電 石等物質。專利CN103553333A和CN103708731A均介紹了一種鎳渣在氧化劑和澄清劑作 用下經高溫熔融制備鎳渣微晶玻璃的方法。利用鎳渣制備微晶玻璃，其附加值較高，但需高 溫煅燒，能耗較大，不利于節能降耗。專利CN103613332A中，鎳渣被作為高強混凝土集料的 一部分，用以改善集料的級配，其消耗量較小。專利CN103408277A以水淬鎳渣為主要原材 料，配以工業廢渣、石灰、水泥和適量水，模壓成型后經蒸氣養護、自然養護而制備了一種新 型鎳渣磚，但鎳渣磚強度普遍較低，各配比強度差異也較大，難以取代具有較高強度的燒結 磚進行應用。
[0004] 因此，目前尚沒有一種既能夠大量消耗鎳渣，又能制備出強度較高的鎳渣磚及其 工藝方法，以取代"禁黏"后燒結磚市場的不足。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種大摻量高強度鎳渣磚及其制 備方法，鎳渣消耗量大，達75 %以上，鎳渣資源化和環境保護效益顯著；制備的鎳渣磚強 度較高，達到MU20非燒結磚的要求，可以作為燒結磚的有效替代品，降低了能耗和生產成 本，具有明顯的節能降耗效益；成型與養護工藝簡單，易于實現規模化生產，市場前景廣闊。
[0006] 本發明的技術方案是這樣實現的： 一種由淬鎳渣、空冷鎳渣為主要原料的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：該鎳渣磚各 組分按照如下質量份數配制而成： 水淬鎳渣 50~75份 空冷鎳渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 減水劑 用量為使用水泥質量的〇.〇1~〇.〇8 %。
[0007] 水淬鎳渣、空冷鎳渣均為紅土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬后產生的工業廢渣。
[0008] 水淬鎳渣經球磨后,粒徑小于80 Mm的細鎳渣占整個球磨后水淬鎳的質量百分比 不少于50 %。
[0009] 空冷鎳渣采用顎式破碎機破碎，其出料口間距調整為10 mm ;破碎后空冷鎳渣經篩 分取其粒徑4. 75~9. 5 mm進行使用。
[0010] 砂子為普通河砂，其細度模數大于2. 2。
[0011] 水泥為42. 5級硅酸鹽水泥。
[0012] 所述的減水劑為市售聚羧酸系高效減水劑，其固含量為30 %，該百分比為質量百 分比。
[0013] 一種所述的大摻量高強度鎳渣磚的制備方法，由以下步驟制成： 步驟1)、對水淬鎳渣進行球磨：將水淬鎳渣置于普通水泥球磨機中進行球磨，控制鎳 漁、磨球的質量比為1 : 1，球磨時間15~60 min ; 步驟2)、對空冷鎳渣進行破碎與篩分：將空冷鎳渣置于顎式破碎機，破碎后的空冷鎳 禮:經4. 75 mm和9. 5 mm篩子進行振篩1~10 min ; 步驟3)、配料與成型：按配比稱取所需的球磨后的水淬鎳渣、破碎并篩分后的空冷鎳 渣、砂子和水泥干混均勻成為混合料；按配比量取水和配制好的減水劑逐漸加入混合料中 并攪拌均勻；然后將拌合物裝入模具，置于震實臺震實成型。
[0014] 所述步驟（1)中水淬鎳渣球磨后，粒徑小于80 Mm的細鎳渣占整個球磨后水淬鎳 的質量百分比不少于50 % ;所述步驟（2)中采用顎式破碎機破碎空冷鎳渣時，其出料口間 距調整至10 mm;所述步驟（2)中空冷鎳渣經破碎、篩分后，收集粒徑大于4. 75 mm和小于 9. 5 mm的空冷鎳渣作為鎳渣磚原料使用；所述步驟（3)中震動成型時間為30~300 s。
[0015] 在步驟3)之后為步驟4)、拆模與養護：成型后的鎳渣磚經自然養護1天后進行拆 模，然后再自然養護28天。
[0016] 本發明與現有技術對比所具有的優點如下： 對于鎳渣制磚技術，現有技術主要是利用水淬鎳渣磚的潛在活性，與高活性的粒化高 爐渣(簡稱礦粉，S95級)一起，加入激發劑進行化學激發，以提高其膠凝性能，從而降低水泥 的用量，形成具有較高強度的鎳渣-礦粉-水泥復合膠凝材料。與S95級礦粉相比，鎳渣活 性較低，其膠凝性能作用較弱。本發明將水淬鎳渣進行球磨，破壞了較脆的玻璃態物質，使 其在水化過程中具有更高的活性，以代替部分水泥而起到膠凝材料的作用，而難以磨損的 晶態物質(主要為美橄欖石)具有較高的強度，則取代部分砂子，起到細骨料的作用。空冷鎳 渣經破碎后，選擇粒徑4. 75~9. 5 mm使用，可以起到粗骨料的作用，從而與細鎳渣、少量砂子 一起形成良好的顆粒級配，加入適量的減水劑后，進一步降低了水泥的用量，改善了其成型 性能，提高了其強度。
[0017] 本發明優化配比下所制備的鎳渣磚與現有技術優化條件下制備的鎳渣磚配比與 力學性能如表1所示。
[0018] 表1本發明與現有技術優化條件下制備的鎳渣磚配比與力學性能
【主權項】
1. 一種由水淬鎳渣、空冷鎳渣為主要原料的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：該鎳 渣磚各組分按照如下質量份數配制而成： 水淬鎳渣 50~75份 空冷鎳渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 減水劑 用量為使用水泥質量的〇.〇1~〇.〇8 %。
2. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：水淬鎳渣、空冷鎳渣均為紅 土鎳礦火法冶煉提取鎳金屬后產生的工業廢渣。
3. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：水淬鎳渣經球磨后，粒徑小 于80 Mm的細鎳渣占整個球磨后水淬鎳的質量百分比不少于50 %。
4. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：空冷鎳渣采用顎式破碎機 破碎，其出料口間距調整為10 mm ;破碎后空冷鎳渣經篩分取其粒徑4. 75~9. 5 mm進行使 用。
5. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：砂子為普通河砂，其細度模 數大于2. 2。
6. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：水泥為42. 5級硅酸鹽水 泥。
7. 如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚，其特征在于：所述的減水劑為市售聚羧 酸系高效減水劑，其固含量為30 %，該百分比為質量百分比。
8. -種如權利要求1所述的大摻量高強度鎳渣磚的制備方法，其特征在于：由以下步 驟制成： 步驟1)、對水淬鎳渣進行球磨：將水淬鎳渣置于普通水泥球磨機中進行球磨，控制鎳 漁、磨球的質量比為1 : 1，球磨時間15~60 min ; 步驟2)、對空冷鎳渣進行破碎與篩分：將空冷鎳渣置于顎式破碎機，破碎后的空冷鎳 禮:經4. 75 mm和9. 5 mm篩子進行振篩1~10 min ; 步驟3)、配料與成型：按配比稱取所需的球磨后的水淬鎳渣、破碎并篩分后的空冷鎳 渣、砂子和水泥干混均勻成為混合料；按配比量取水和配制好的減水劑逐漸加入混合料中 并攪拌均勻；然后將拌合物裝入模具，置于震實臺震實成型。
9. 根據權利要求8所述的大摻量高強度鎳渣磚的制備方法，其特征在于： 所述步驟（1)中水淬鎳渣球磨后，粒徑小于80 Mm的細鎳渣占整個球磨后水淬鎳的質 量百分比不少于50 % ;所述步驟（2)中采用顎式破碎機破碎空冷鎳渣時，其出料口間距調 整至10 mm;所述步驟（2)中空冷鎳漁經破碎、篩分后，收集粒徑大于4. 75 mm和小于9. 5 mm 的空冷鎳渣作為鎳渣磚原料使用；所述步驟（3)中震動成型時間為30~300 s。
10. 根據權利要求8所述的大摻量高強度鎳渣磚的制備方法，其特征在于：在步驟3) 之后為步驟4)、拆模與養護：成型后的鎳渣磚經自然養護1天后進行拆模，然后再自然養護 28天。
【專利摘要】本發明涉及一種大摻量高強度鎳渣磚及其制備方法，該鎳渣磚按照如下各組分及其質量百分比配制而成：水淬鎳渣50~75份、空冷鎳渣12~25份、砂子0~6份、水泥6~9份、減水劑用量為水泥質量的0.01~0.08 %、水7~10份，鎳渣消耗量大，達75 %以上，鎳渣資源化和環境保護效益顯著；制備的鎳渣磚強度較高，達到MU20非燒結磚的要求，可以作為燒結磚的有效替代品，降低了能耗和生產成本，具有明顯的節能降耗效益；成型與養護工藝簡單，易于實現規模化生產，市場前景廣闊。
【IPC分類】C04B28-00, C04B18-04
【公開號】CN104529312
【申請號】CN201510025053
【發明人】汪瀟, 金彪, 楊留栓, 朱新峰, 張小婷, 李銳鐸
【申請人】河南城建學院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月19日