一種提高鎳渣水化活性的無機外加劑及其制備方法與流程

本發(fā)明屬于外加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鎳渣水化活性的無機外加劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎳渣是冶煉鎳鐵合金產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，因礦源、冶煉工藝不同，化學(xué)成分和礦物組成較復(fù)雜；且大部分被露天堆放或填埋，不僅占用大量土地，還嚴重污染土壤、水體及空氣，嚴重制約企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。鎳渣中玻璃相含量高達50％，在堿性介質(zhì)的激發(fā)下具有潛在的水硬活性，但由于氧化鈣含量較低，造成水化活性偏低，嚴重限制其在水泥和混凝土混合材料領(lǐng)域的開發(fā)利用。

灰渣屬于不銹鋼渣的一種，堆積量高達數(shù)千萬噸，被應(yīng)用于水泥、混凝土、制磚等領(lǐng)域，但總資源化利用率較低；草木灰是農(nóng)村柴草燃燒后產(chǎn)生的灰燼物質(zhì)，數(shù)量巨大，主要依靠堆肥、簡易填埋或自然腐爛等方式處理，循環(huán)利用效率低；石膏屬于普通石膏或脫硫石膏，大部分被用于生產(chǎn)紙面石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等，小部分被用于水泥緩凝劑，但生產(chǎn)規(guī)模有限，總消耗量較低。如能在提高鎳渣資源化利用途徑的基礎(chǔ)上，協(xié)同處置已有固體廢棄物(如灰渣、草木灰、石膏等)可達到雙贏的效果。

外加劑常被應(yīng)用在水泥和混凝土制備領(lǐng)域，用于激發(fā)膠凝材料水化活性，改善制品力學(xué)性能。如能利用已有固廢中的有效化學(xué)成分激發(fā)鎳渣二次水化反應(yīng)，提高水化活性，既能實現(xiàn)鎳渣在水泥和混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用，又能協(xié)同處置現(xiàn)有固廢，進而緩解其對環(huán)境的壓力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高鎳渣水化活性的無機外加劑，該無機外加劑能回收利用已有固體廢棄物，并能激發(fā)鎳渣二次水化反應(yīng)，提高水化活性。

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供上述提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法，該制備方法工藝簡潔，成本低。

本發(fā)明的第一個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣20～60％、草木灰20～60％、石膏20～50％，其中所述灰渣為普通不銹鋼渣，所述草木灰為農(nóng)業(yè)廢棄物，所述石膏為普通石膏或脫硫石膏。

本發(fā)明所述灰渣優(yōu)選主要由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：sio220～40％，cao30～50％，mgo3～10％，al2o32～10％，fe2o31～8％。

本發(fā)明所述草木灰中氧化鉀的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為10～20％。

本發(fā)明所述石膏中二水石膏的質(zhì)量百分含量優(yōu)選不低于80％。

利用鎳渣的玻璃相在堿性條件下硅氧鍵和鋁氧鍵分解，進而發(fā)生縮聚反應(yīng)形成新的聚合物，使水化活性得以提高。雖然鎳渣本身也具有堿性介質(zhì)，但含量較低，水化反應(yīng)較弱，活性難以被激發(fā)，本發(fā)明利用無機外加劑水化反應(yīng)增加堿性強度，從而促使鎳渣進行二次激發(fā)。

本發(fā)明中的無機外加劑主要用于提高鎳渣的水化活性，在鎳渣粉磨的過程中加入，其摻量按鎳渣總質(zhì)量的5～20％計。

本發(fā)明的第二個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：上述提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將灰渣和草木灰在100～110℃條件下烘干，石膏在40～50℃條件下烘干，取出冷卻至室溫，將灰渣、草木灰和石膏分別破碎，并進行篩分過方孔篩，篩分后的物料分開儲存?zhèn)溆茫?/p>

(2)按照上述各組分的用量關(guān)系進行配料，下料按照灰渣、石膏和草木灰的次序加入，具體步驟為先加入灰渣粉磨20～40min后，再加入石膏與草木灰進行共同粉磨10～30min，磨細后的物料經(jīng)過分選后得到成品。

在該提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法中：步驟(1)中篩分優(yōu)選過4.75mm方孔篩；步驟(2)中分選優(yōu)選過0.08mm篩。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明為了解決鎳渣活性低的問題，充分考慮利用現(xiàn)有固體廢棄物(灰渣、草木灰、石膏等)中的有效化學(xué)成分(如氧化鈣、碳酸鹽、硫酸鹽)激發(fā)鎳渣進行二次水化反應(yīng)，提高水化活性，提供了一種無機活性外加劑新思路；

(2)本發(fā)明方法降低了生產(chǎn)成本，大大提高了水泥膠件早期強度；

(3)本發(fā)明外加劑不僅提高了鎳渣在水泥和混凝土領(lǐng)域應(yīng)用的可能性，而且能消耗大量的現(xiàn)有固體廢棄物，實現(xiàn)了固廢協(xié)同處置，減輕了其對環(huán)境的壓力，在提高鎳渣資源化利用途徑的基礎(chǔ)上，協(xié)同處置已有固體廢棄物(如灰渣、草木灰、石膏等)達到雙贏的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中無機外加劑的制備方法的工藝流程圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣30％、草木灰30％、石膏40％，其中灰渣為普通不銹鋼渣，所述草木灰為農(nóng)業(yè)廢棄物，所述石膏為普通石膏。

灰渣主要由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：sio234.90％，cao45.31％，mgo6.59％，al2o34.56％，fe2o32.37％，剩余的為其它含量較低的成分。

草木灰中氧化鉀的質(zhì)量百分含量為12％。

石膏中二水石膏的質(zhì)量百分含量為83％。

如圖1所示，上述提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將灰渣和草木灰放置于100～110℃烘干，石膏放置于40～50℃環(huán)境條件下烘干，取出冷卻至室溫，將灰渣、草木灰、石膏分別破碎，并進行篩分過4.75mm方孔篩，篩分后的物料分開儲存?zhèn)溆茫?/p>

(2)按照上述各組分的用量關(guān)系進行配料，下料按照灰渣、石膏、草木灰的次序加入，具體步驟為先加入灰渣粉磨20～40min后，再加入石膏與草木灰進行共同粉磨10～30min，磨細后的物料經(jīng)過分選(0.08mm篩)后得到成品。

實施例2

與實施例1不同的是，本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣30％、草木灰40％、石膏30％。

實施例3

與實施例1不同的是，本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣40％、草木灰40％、石膏20％。

實施例4

與實施例1不同的是，本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣40％、草木灰20％、石膏40％。

實施例5

本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣30％、草木灰40％、石膏30％，其中灰渣為普通不銹鋼渣，所述草木灰為農(nóng)業(yè)廢棄物，所述石膏為脫硫石膏。

灰渣主要由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：sio225.32％、cao47.89％、mgo4.32％、al2o37.21％，fe2o37.29％。

草木灰中氧化鉀的質(zhì)量百分含量為15％。

石膏中二水石膏的質(zhì)量百分含量為86％。

該提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法同實施例1。

實施例6

本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣60％、草木灰20％、石膏20％，其中灰渣為普通不銹鋼渣，所述草木灰為農(nóng)業(yè)廢棄物，所述石膏為普通石膏。

灰渣主要由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：sio239.21％，cao41.73％，mgo8.19％，al2o36.98％，fe2o31.98％。

草木灰中氧化鉀的質(zhì)量百分含量為18％。

石膏中二水石膏的質(zhì)量百分含量為83％。

該提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法同實施例1。

實施例7

本實施例提供的提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質(zhì)量百分含量的成分組成：灰渣20％、草木灰60％、石膏20％，其中灰渣為普通不銹鋼渣，所述草木灰為農(nóng)業(yè)廢棄物，所述石膏為脫硫石膏。

灰渣主要由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：sio237.64％，cao47.06％，mgo3.96％，al2o33.60％，fe2o35.82％。

草木灰中氧化鉀的質(zhì)量百分含量為20％。

石膏中二水石膏的質(zhì)量百分含量為85％。

該提高鎳渣水化活性的無機外加劑的制備方法同實施例1。

本發(fā)明中所述鎳渣化學(xué)成分如表1所示，各實施例結(jié)果如表2所示：

表1鎳渣化學(xué)成分組成/％

表2本發(fā)明各實施例結(jié)果

其中基準中未加無機外加劑，實施例1～7中在鎳渣粉磨過程中無機外加劑摻量為鎳渣質(zhì)量15％，再按照gb/t18046-2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣微粉》標準表征鎳渣水化活性指數(shù)。

從表2數(shù)據(jù)中可知，無機外加劑均有利于提高鎳渣7d和28d水化活性指數(shù)，其早期水化活性指數(shù)提高更加明顯。

以上實施例僅用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明的保護范圍并非僅僅局限于以上實施例。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容和各參數(shù)所取范圍，均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。