用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种废渣处理，特别涉及一种用湿法炼锌产生的铁矾渣为原料来制备 碱-矿渣水泥缓凝剂的方法。
【背景技术】
[0002] 1957年，乌克兰基辅建工学院维.德.格卢霍夫斯基教授等人使用碎石、锅炉渣或 高炉矿渣磨细，或生石灰加高炉矿渣和硅酸盐水泥（或不加）混合后，再用NaOH溶液或水 玻璃溶液调制净浆，得到强度高达120MPa、稳定性好的胶凝材料。到1959年，他们通过进 一步研究证明这种水泥与硅酸盐水泥一样，既能在水中于标准和自然条件下硬化，也能在 蒸汽养护处理条件下硬化，该水泥为现在的碱-矿渣水泥[吴其胜.碱矿渣水泥的研究与 发展[J].中国建材科技，1999,⑴：1-4]。
[0003] 碱-矿渣水泥具有高强、低水化热、高抗渗、高抗冻和高抗蚀等优异性能，而且这 种水泥生产方法简单、节约能源、成本较低，可以说碱-矿渣水泥是一种环保型"绿色水 泥"。尽管碱-矿渣水泥具有优异的水硬性能，但由于碱-矿渣水泥存在凝结过快的缺点， 因此在应用上受到了很大限制。当配制高强混凝土（>C80)时，碱-矿渣水泥的初凝过程 通常在10~30min内完成。显然，碱-矿渣水泥的凝结时间如此短，是根本无法应用于建 筑工程上的[何娟，杨长辉，康苏芳.碱-矿渣水泥缓凝问题的研究进展[J].硅酸盐通报， 2010,29(5) :1093-1097]。
[0004] 张烁等人研究发现，几种可溶性锌盐（硝酸锌、硫酸锌和氯化锌）和硝酸钡对 碱-矿渣水泥的凝结具有显著的延缓作用，并且对其强度发展副作用较小，0.5%掺量时对 水泥强度发展甚至有促进作用[张烁，潘志华.化学物质对碱-矿渣水泥凝结时间和强度 性能的影响[J]·混凝土，2010,（9) :68-73]。
[0005] 近十年来，我国铅锌冶金保持了快速增长的势头，2010年，铅锌总产量达到 958. 10万吨。对于年产10万吨的湿法方法生电锌厂，若锌精矿含铁以8%计，则每年产出 的铁矾渣（黄铵铁矾）约为5. 3万吨，一般就近建设渣场堆存，不但占用宝贵的土地资源， 而且铁矾渣中的重金属，如Zn、Cu、Cd、Pb、As和Sb等，在自然堆存条件下会不断溶出从而 污染地下水和土壤[陈永明，唐谟堂，第19卷第7期中国有色金属学报杨声海，等.NaOH分 解含铟铁矾渣新方法[J].中国有色金属学报，2009，19(7) :1322-1331]。我国铅锌金属产 量已连续多年位居世界第一。在产品产能飞速发展的同时，生产过程中的黄铵铁矾的处理 问题逐步凸现，不仅关系到资源的综合循环利用，而且更关系到对自然环境的影响。
[0006] 用水泥固化处理铁矾渣时，可固化铁矾渣的有害元素[侯小强，郑旭涛，郭从 盛.外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响[J]. 2014, 35 (3) :123-127]。
[0007] -般的混凝土油罐是不能用来储存轻质石油产品的，因油品容易渗入开口气孔， 井沿着毛细管渗透出去。若混凝土经过特殊处理，可达到防止油品渗透损失。如混接土中 加一些掺合料以填充水泥在水化作用时所产生的微孔隙。经验证明，在混凝土中掺和胶状 氢氧化铁掺合料效果较好[北京勘察设计院.掺氢氧化铁耐油混凝土罐[J].石油炼制与 化工，1958,（11) :36-38]。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是利用湿法炼锌产生的铁矾渣作为原料，提供一种可增加初凝时间 的碱-矿渣水泥缓凝剂制备方法。
[0009] 本发明的技术方案是：一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括 下述步骤：①在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后 静置，使液固分离；其中，铁矾渣加入量为水的质量的1/4 ;氧化剂加入量为铁矾渣质量的 1-5% ;分散剂加入量为铁矾渣质量的0. 1-0. 5% ;石灰的加入量为铁矾渣质量的10-30% ; ②将液固分离后所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂。
[0010] 上述方法中，氧化剂为Na202、H20 2、KMnO4中的任一种；分散剂为松香皂、烷基苯磺 酸钠、木质素磺酸钠或氧化石蜡皂中的任一种。
[0011] 上述方法中，在液固分离后所得液相中加入铁矾渣质量〇. 1-0. 5%的萃取剂，回 收有价金属银，萃余液作为步骤（1)中的水循环利用；所述萃取剂为硫醚、二乙基二硫化磷 酸、2-(叔十二烷基硫代）吡啶中的任一种。
[0012] 本发明方法的优点是，加入分散剂，有利于铁矾渣的分散；加入氧化剂，可将铁矾 渣中的二价铁氧化成三价铁；铁矾渣与石灰的反应，得到的固相为硫酸钙、氢氧化铁和金属 离子的硫酸盐。硫酸钙可参与水泥的水化反应，得到硫铝酸盐物质。氢氧化铁可填充于水 泥产物的孔子中，提高水泥石的致密性。金属离子的硫酸盐阻碍水泥水化，起到缓凝作用。
[0013] 对铁矾渣分解放出的Ag进行了回收，可进一步提高经济效益。
【具体实施方式】
[0014] 一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，包括下述步骤：
[0015] ①在水中加入分散剂，并加入铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，加入石灰，搅拌均匀 后静置，使液固分离；②将固相烘干，得到缓凝剂；③在液相中加入萃取剂，回收金属银，萃 余液可作为步骤（1)中的水循环利用。
[0016] 其中，水、分散剂、铁矾渣、氧化剂、石灰、萃取剂的各组份及加入量参考表1。表1 列出了编号为1-12的12个实施例的配方组成。用本发明方法制备的缓凝剂，加入到碱-矿 渣水泥后，根据国标"水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性（GBT1346-2011)"，测得该 碱-矿渣水泥的初凝时间均大于60分钟。
[0017]
[0018] 本发明中所述的百分数，如无特别说明的均为质量百分数。
【主权项】
1. 一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括下述步骤： Γ在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固 分离；其中，铁矾渣加入量为水的质量的1/4 ;氧化剂加入量为铁矾渣质量的1-5% ;分散剂 加入量为铁矾渣质量的〇. 1-0. 5% ;石灰的加入量为铁矾渣质量的10-30% 将液固分离后 所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂。2. 根据权利要求1所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，所述 的氧化剂为Na20 2、H202、KMnO4中的任一种；分散剂为松香阜、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠 或氧化石蜡皂中的任一种。3. 根据权利要求1所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，在液 固分离后所得液相中加入铁矾渣质量〇. 1-0. 5%的萃取剂，回收有价金属银；萃余液作为步 骤、Γ中的水循环利用。4. 根据权利要求3所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，所述 萃取剂为硫醚、二乙基二硫化磷酸、2-(叔十二烷基硫代）吡啶中的任一种。
【专利摘要】本发明公开了一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括下述步骤:在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固分离；将液固分离后所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂;在液固分离后所得液相中加入萃取剂，回收有价金属银，萃余液作为步骤（1）中的水循环利用。本发明方法简单但效果良好，效益显著。
【IPC分类】C04B24/18, C04B24/20, C04B24/04, C04B24/34, C04B103/22
【公开号】CN105060758
【申请号】CN201510532108
【发明人】李玉香, 谭宏斌, 王进, 王军霞
【申请人】西南科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月26日