大掺量高强度镍渣砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种大掺量高强度镍渣砖及其制备方法，属于工业固体废弃物资源化
技术领域。
【背景技术】
[0002] 镍是一种战略物资，被誉为"工业维生素"，在国防和民用工业中均具有广泛的用 途，因此，我国镍消费量增长迅速，导致大量的镍渣产生。由红土镍矿火法冶炼提取镍金属 后产生的水淬镍渣、空冷镍渣，其主要成分均由3102、1%016203^1203、0 &0等组成；其中， 水淬镍渣仅含有少量的镁橄榄石和Si02结晶相，其余均以玻璃态物质存在，经球磨后具有 潜在的火山灰活性，而空冷镍渣较为坚硬，破碎后仍具有较高的强度。因此，这两种形态的 镍渣均可以作为建筑材料加以利用，以减少其堆积对环境造成的污染。
[0003] 目前对镍渣的资源化利用以有价金属回收为主，但有价金属回收后仍存在大量的 废渣亟待处理。专利CN102703696A采用多次分段浸出、萃取工艺回收铁、铬、镍和镁。专利 CN104120209A中，镍渣在还原剂作用下形成含镍铁水和熔渣，含镍铁水可用于炼铁。专利 CN103643043A则将镍渣在高温处理和碳粉反应条件下分别制备金属镁、金属铁、碳化硅、电 石等物质。专利CN103553333A和CN103708731A均介绍了一种镍渣在氧化剂和澄清剂作 用下经高温熔融制备镍渣微晶玻璃的方法。利用镍渣制备微晶玻璃，其附加值较高，但需高 温煅烧，能耗较大，不利于节能降耗。专利CN103613332A中，镍渣被作为高强混凝土集料的 一部分，用以改善集料的级配，其消耗量较小。专利CN103408277A以水淬镍渣为主要原材 料，配以工业废渣、石灰、水泥和适量水，模压成型后经蒸气养护、自然养护而制备了一种新 型镍渣砖，但镍渣砖强度普遍较低，各配比强度差异也较大，难以取代具有较高强度的烧结 砖进行应用。
[0004] 因此，目前尚没有一种既能够大量消耗镍渣，又能制备出强度较高的镍渣砖及其 工艺方法，以取代"禁黏"后烧结砖市场的不足。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大掺量高强度镍渣砖及其制 备方法，镍渣消耗量大，达75 %以上，镍渣资源化和环境保护效益显著；制备的镍渣砖强 度较高，达到MU20非烧结砖的要求，可以作为烧结砖的有效替代品，降低了能耗和生产成 本，具有明显的节能降耗效益；成型与养护工艺简单，易于实现规模化生产，市场前景广阔。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的： 一种由淬镍渣、空冷镍渣为主要原料的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：该镍渣砖各 组分按照如下质量份数配制而成： 水淬镍渣 50~75份 空冷镍渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 减水剂 用量为使用水泥质量的〇.〇1~〇.〇8 %。
[0007] 水淬镍渣、空冷镍渣均为红土镍矿火法冶炼提取镍金属后产生的工业废渣。
[0008] 水淬镍渣经球磨后,粒径小于80 Mm的细镍渣占整个球磨后水淬镍的质量百分比 不少于50 %。
[0009] 空冷镍渣采用颚式破碎机破碎，其出料口间距调整为10 mm ;破碎后空冷镍渣经筛 分取其粒径4. 75~9. 5 mm进行使用。
[0010] 砂子为普通河砂，其细度模数大于2. 2。
[0011] 水泥为42. 5级硅酸盐水泥。
[0012] 所述的减水剂为市售聚羧酸系高效减水剂，其固含量为30 %，该百分比为质量百 分比。
[0013] 一种所述的大掺量高强度镍渣砖的制备方法，由以下步骤制成： 步骤1)、对水淬镍渣进行球磨：将水淬镍渣置于普通水泥球磨机中进行球磨，控制镍 渔、磨球的质量比为1 : 1，球磨时间15~60 min ; 步骤2)、对空冷镍渣进行破碎与筛分：将空冷镍渣置于颚式破碎机，破碎后的空冷镍 禮:经4. 75 mm和9. 5 mm筛子进行振筛1~10 min ; 步骤3)、配料与成型：按配比称取所需的球磨后的水淬镍渣、破碎并筛分后的空冷镍 渣、砂子和水泥干混均匀成为混合料；按配比量取水和配制好的减水剂逐渐加入混合料中 并搅拌均匀；然后将拌合物装入模具，置于震实台震实成型。
[0014] 所述步骤（1)中水淬镍渣球磨后，粒径小于80 Mm的细镍渣占整个球磨后水淬镍 的质量百分比不少于50 % ;所述步骤（2)中采用颚式破碎机破碎空冷镍渣时，其出料口间 距调整至10 mm;所述步骤（2)中空冷镍渣经破碎、筛分后，收集粒径大于4. 75 mm和小于 9. 5 mm的空冷镍渣作为镍渣砖原料使用；所述步骤（3)中震动成型时间为30~300 s。
[0015] 在步骤3)之后为步骤4)、拆模与养护：成型后的镍渣砖经自然养护1天后进行拆 模，然后再自然养护28天。
[0016] 本发明与现有技术对比所具有的优点如下： 对于镍渣制砖技术，现有技术主要是利用水淬镍渣砖的潜在活性，与高活性的粒化高 炉渣(简称矿粉，S95级)一起，加入激发剂进行化学激发，以提高其胶凝性能，从而降低水泥 的用量，形成具有较高强度的镍渣-矿粉-水泥复合胶凝材料。与S95级矿粉相比，镍渣活 性较低，其胶凝性能作用较弱。本发明将水淬镍渣进行球磨，破坏了较脆的玻璃态物质，使 其在水化过程中具有更高的活性，以代替部分水泥而起到胶凝材料的作用，而难以磨损的 晶态物质(主要为美橄榄石)具有较高的强度，则取代部分砂子，起到细骨料的作用。空冷镍 渣经破碎后，选择粒径4. 75~9. 5 mm使用，可以起到粗骨料的作用，从而与细镍渣、少量砂子 一起形成良好的颗粒级配，加入适量的减水剂后，进一步降低了水泥的用量，改善了其成型 性能，提高了其强度。
[0017] 本发明优化配比下所制备的镍渣砖与现有技术优化条件下制备的镍渣砖配比与 力学性能如表1所示。
[0018] 表1本发明与现有技术优化条件下制备的镍渣砖配比与力学性能
【主权项】
1. 一种由水淬镍渣、空冷镍渣为主要原料的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：该镍 渣砖各组分按照如下质量份数配制而成： 水淬镍渣 50~75份 空冷镍渣 12~25份 砂子 0~6份 水泥 6~9份 水 7~10份 减水剂 用量为使用水泥质量的〇.〇1~〇.〇8 %。
2. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：水淬镍渣、空冷镍渣均为红 土镍矿火法冶炼提取镍金属后产生的工业废渣。
3. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：水淬镍渣经球磨后，粒径小 于80 Mm的细镍渣占整个球磨后水淬镍的质量百分比不少于50 %。
4. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：空冷镍渣采用颚式破碎机 破碎，其出料口间距调整为10 mm ;破碎后空冷镍渣经筛分取其粒径4. 75~9. 5 mm进行使 用。
5. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：砂子为普通河砂，其细度模 数大于2. 2。
6. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：水泥为42. 5级硅酸盐水 泥。
7. 如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖，其特征在于：所述的减水剂为市售聚羧 酸系高效减水剂，其固含量为30 %，该百分比为质量百分比。
8. -种如权利要求1所述的大掺量高强度镍渣砖的制备方法，其特征在于：由以下步 骤制成： 步骤1)、对水淬镍渣进行球磨：将水淬镍渣置于普通水泥球磨机中进行球磨，控制镍 渔、磨球的质量比为1 : 1，球磨时间15~60 min ; 步骤2)、对空冷镍渣进行破碎与筛分：将空冷镍渣置于颚式破碎机，破碎后的空冷镍 禮:经4. 75 mm和9. 5 mm筛子进行振筛1~10 min ; 步骤3)、配料与成型：按配比称取所需的球磨后的水淬镍渣、破碎并筛分后的空冷镍 渣、砂子和水泥干混均匀成为混合料；按配比量取水和配制好的减水剂逐渐加入混合料中 并搅拌均匀；然后将拌合物装入模具，置于震实台震实成型。
9. 根据权利要求8所述的大掺量高强度镍渣砖的制备方法，其特征在于： 所述步骤（1)中水淬镍渣球磨后，粒径小于80 Mm的细镍渣占整个球磨后水淬镍的质 量百分比不少于50 % ;所述步骤（2)中采用颚式破碎机破碎空冷镍渣时，其出料口间距调 整至10 mm;所述步骤（2)中空冷镍渔经破碎、筛分后，收集粒径大于4. 75 mm和小于9. 5 mm 的空冷镍渣作为镍渣砖原料使用；所述步骤（3)中震动成型时间为30~300 s。
10. 根据权利要求8所述的大掺量高强度镍渣砖的制备方法，其特征在于：在步骤3) 之后为步骤4)、拆模与养护：成型后的镍渣砖经自然养护1天后进行拆模，然后再自然养护 28天。
【专利摘要】本发明涉及一种大掺量高强度镍渣砖及其制备方法，该镍渣砖按照如下各组分及其质量百分比配制而成：水淬镍渣50~75份、空冷镍渣12~25份、砂子0~6份、水泥6~9份、减水剂用量为水泥质量的0.01~0.08 %、水7~10份，镍渣消耗量大，达75 %以上，镍渣资源化和环境保护效益显著；制备的镍渣砖强度较高，达到MU20非烧结砖的要求，可以作为烧结砖的有效替代品，降低了能耗和生产成本，具有明显的节能降耗效益；成型与养护工艺简单，易于实现规模化生产，市场前景广阔。
【IPC分类】C04B28-00, C04B18-04
【公开号】CN104529312
【申请号】CN201510025053
【发明人】汪潇, 金彪, 杨留栓, 朱新峰, 张小婷, 李锐铎
【申请人】河南城建学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月19日