一种镍渣加气混凝土及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种镍渣加气混凝土及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]镍铁合金矿热炉渣是在冶炼金属镍过程中排放的一种工业废渣，炉渣量约占原料的80%?90%。随着我国镍铁合金的需求量和生产规模日益增大，镍渣的大量堆积也成为企业发展所面临的重要难题。镍渣为弱酸性渣，以Fe0、Mg0、Al203、Si02为主要成分，主要矿物相为辉石、铁镁橄榄石、铜镍铁硫化物，少量硅酸三钙、硅酸二钙等矿相以及较多的非晶态物质，具备一定的胶凝活性。由于高温热历史、冷却效果、化学组成等原因，这类合金渣易磨性差，早期活性低，导致综合利用率远低于普通矿渣。由于长期得不到合理的利用，目前国内堆存的镍渣达到几千万吨，这不仅占用了大量土地，对周边生态环境造成严重危害，还给企业乃至社会带来巨大的经济负担。
[0003]镍铁合金矿热炉渣在国际上主要用于在沿海地区填海造地，如果深处内陆，其利用水平较低，多处于弃置堆存状态。我国镍渣利用多为水泥混合材、混凝土掺合料、道路材料、回填材料、井下填充材料和建筑砌块等，少量用于制备农肥或酸性土壤改良剂。目前，现有研究对镍铁合金渣的利用集中在建筑材料领域。万朝均等通过对镍铁合金矿热炉渣进行机械活化，制得辅助胶凝材料取代部分水泥，实现了对镍铁合金矿热炉渣的综合利用，但其掺量不宜超过10%;万雪峰、王迎斌等通过研究镍渣粉磨、活性激发及多元矿物复合改性，利用镍铬铁合金渣制备了复合水泥；孟立等通过研究镍渣粉磨和热处理方式，制备了不同活性的镍铁合金矿热炉渣辅助胶凝材料。结果表明，经800°C返炉急冷的镍渣粉掺量为10%时，能提高水泥胶砂的抗折强度及抗压强度；陈平等利用部分矿热炉渣粉替代河沙配制干混砂浆，研究表明，当矿热炉渣砂替代河沙的掺量为60%时，所制备的矿热炉渣干混砂浆强度最高，但存在砂浆工作性能较差、易泌水等问题，需要掺加一定量的保水剂；单昌锋等利用镍渣代替混凝土中部分细集料，研究了其掺量对混凝土性能的影响。结果表明，镍渣可以部分取代砂子，且取代比例小于50%时，混凝土性能较好。综上可知，尽管目前对镍渣的利用方式较多，但都存在产品附加值低、废渣利用量小、活性激发不足等问题，从而未能得到大规模推广和应用。
[0004]加气混凝土作为一种新型节能多功能墙体材料，具有保温、质轻、隔音、节能等特点。加气混凝土原料适应范围广，除了传统意义上的水泥-石灰-砂加气砖，近年来已采用工业固体废弃物取代部分硅钙质原料，如水泥-矿渣-砂，水泥-石灰-粉煤灰加气块等，并取得了较好的经济、环境和社会效益，发展前景十分广阔。本发明通过对镍铁矿热炉渣进行机械化学改性，用于取代部分硅质原料制备加气混凝土，从而拓展了镍渣的利用途径，提高了产品附加值，同时对缓解我国镍渣的严重堆存现状，提高镍铁合金渣资源化利用水平具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种镍渣加气混凝土及其制备工艺，目的在于解决镍铁合金渣的堆存占地、环境污染及高效资源化利用问题。本发明的镍渣加气混凝土具有强度高、保温性能好，吸水率低的优点，能够大量消纳堆存庞大的镍铁合金渣，属于工业固体废弃物高效资源化利用，不仅能够节约资源，保护生态环境，而且能产生较高的经济附加值，符合当前新型节能建筑材料的发展方向。
[0006]为达到上述技术目的，本发明提供了一种镍渣加气混凝土，包括:干料、外加剂、发气剂和水，所述干料包括娃质材料、妈质材料和调节剂，其中，所述娃质材料包括镍渣微粉。
[0007]具体的，所述硅质材料包括镍渣微粉、机制砂和废料微粉，其中:
[0008]优选的，所述镍渣微粉中:Si02含量为49?50wt%，比表面积>400m2/kg，3?32 μ m颗粒含量达到80 %以上；
[0009]更优选的，所述镍渣微粉为经辊压机-球磨机共性集成粉磨工艺加工制备的高活性微粉，具有良好的颗粒形貌。辊压机-球磨机共性集成粉磨工艺可选自专利CN201410289143.9中所公开的粉磨工艺；
[0010]优选的，所述机制砂的S12含量不低于85wt%，经球磨机磨细后比表面积MOOm2/kg ；
[0011]优选的，所述废料微粉为加气混凝土静停切割后产生的切割料，经粉磨后比表面积 >350m2/kgo
[0012]具体的，所述钙质材料包括水泥和生石灰，其中:
[0013]优选的，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积>350m2/kg ;
[0014]优选的，生石灰为中速消解石灰，有效Ca0>85wt%，200目筛余〈10%，消解时间10?15min，消化温度70?90°C。
[0015]具体的，所述发气剂为铝粉膏。
[0016]所述铝粉膏可来源于现有技术，例如购买得到，其符合国家标准G B/T2084《发气铝粉》和JC/T407《加气混凝土用铝粉膏》的要求。
[0017]具体的，所述调节剂为二水石膏。
[0018]优选的，所述石膏为工业用天然二水石膏，200目筛余〈8%。
[0019]具体的，所述外加剂包括油酸、三乙醇胺和水。
[0020]优选的，所述外加剂中油酸、三乙醇胺、溶剂水的体积比为1:4?6:37?41，更优选的，为1:5:39。三乙醇胺、油酸可通过市售的分析纯化学试剂得到。
[0021]在所述原料中，各组分按重量百分比计的配比为:镍渣微粉30?50wt%，机制砂19?27wt%，废料微粉4?8wt%，水泥10?20wt%，生石灰15?20wt%，二水石膏O?2wt%，铝粉膏与所述干料的重量百分比为0.07?0.1%，所述水与所述干料的质量比为
0.38?0.56:1，所述外加剂与所述水的体积百分比为0.8?1.0%。
[0022]本发明所提供的镍渣加气混凝土，其绝干表观密度为600kg/m3?700kg/m 3。
[0023]所述生石灰、铝粉膏均符合标准GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》的原料要求。生石灰、铝粉膏、加气混凝土废料均由湖北某加气混凝土厂提供。
[0024]本发明还提供了一种镍渣加气混凝土的制备工艺，包括如下步骤:
[0025]I)按照镍渣加气混凝土的原料配比，将水泥、镍渣微粉、机制砂、生石灰、二水石膏、废料微粉混合并在砂浆搅拌机中充分搅拌均匀，获得干粉混合料；
[0026]2)在干料的基础上依次加入热水及外加剂，快速搅拌2?3min，获得均匀的浆料。其中热水温度在55?65°C ；
[0027]3)在浆料基础上加入定量铝粉膏配制的水溶液，快速搅拌20?40s，然后迅速浇入模具中；
[0028]4)将浇注完毕的模具放入45?55°C养护箱内进行养护，经静停切割后，送入压蒸爸内蒸压养护。其中静停时间为5.5?6.5h，蒸养条件为温度175?185°C，压强0.8?
1.1MPa，养护时间8?1h ;
[0029]5)蒸压养护结束后，将砌块放入90?100°C的鼓风干燥箱内进行干燥，干燥时间15 ?25h0
[0030]本发明的优点在于所提供的镍渣加气混凝土能够大量消纳镍铁冶金渣，属于工业固体废弃物高效资源化利用，同时能够减少对传统硅质材料的开采利用，节约了资源与成本。本发明所提供的加气混凝土还具有强度高，保温性能好，吸水率低的优点等优点，能够广泛应用于建筑围护填充结构。这不仅缓解了镍铁冶金废渣占用土地及污染环境的问题，而且进一步促进了新型节能建筑材料的发展，同时给企业带来巨大的经济效益。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施案例详细说明本发明的【具体实施方式】，但本发明的【具体实施方式】不局限于下述实施例。本领域技术人员没有创造性劳动前提下所获得的镍渣加气混凝土砌块的制造技术方案，均属于本发明的保护范围。
[0032]实施例1
[0033]本发明一种镍渣加气混凝土，设计绝干表观密度为600kg/m3;
[0034]各组分按重量比设计配比为:水泥20wt %，镍渣微粉30wt %，生石灰15wt %，机制砂27wt%，石膏2wt%，废料微粉6wt% ；
[0035]各组分混合后，在砂浆搅拌机中搅拌均匀，依次加入水料比为0.57的65°C热水，外加剂1.0%，快速搅拌2min ;继续加入0.10wt%铝粉膏配置的水溶液，快速搅拌20s，迅速浇入三联模具中；
[0036]将模具放入50°C养护箱内静停养护6h，经切割后，送入压蒸釜内蒸压养护，蒸养条件为175°C、0.8MPa养护1h ;蒸压养护结束后，将砌块放入95°C的鼓风干燥箱内进行干燥，干燥时间20h ;
[0037]干燥后获得各砌块平均绝干表观密度为621.2kg/m3，平均抗压强度为3.59MPa。
[0038]实施例2
[0039]本发明一种镍渣加气混凝土，设计绝干表