專利名稱：一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法
技術領域：
本發明屬于冶金廢渣利用技術領域，具體涉及一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法。
背景技術：
眾所周知，皮江法冶煉金屬鎂是比較成熟的方法，釆用這種工藝方法產生的鎂渣具有很大的量，通常每生產一噸金屬鎂就要產生六到八噸廢渣，不加以利用，不僅污染環境，而且浪費資源。
金屬鎂渣主要成分就是氧化鈣、氧化硅，比較接近高爐粒化礦渣的成分，屬于堿性渣，適合在建筑材料領域使用。
然而，許多研究表明，雖然鎂渣含有較高的氧化鉤，通常為50%重量百分比左右，但是其在水泥和混凝土中摻量并不大，其中最重要的是鎂渣火山灰活性并不高，極大地限制了鎂渣在建筑材料領域的應用。
鎂渣膠凝活性不高的主要原因除了本身化學組成的原因外，主要是在鎂渣冷卻過程中，具有膠凝性的P-硅酸二鈣礦物晶體轉化成沒有膠凝特性的Y-硅酸二鉤。
如何提高鎂渣的膠凝活性，許多研究進行了探討，申請號00101520.6采用水淬降溫的辦法，提高鎂渣活性，降低Y-硅酸二鉤的形成，獲得的鎂渣用于水泥混合材。其它大部分鎂渣用于制磚，雖然較好的利用了鎂渣，但是經濟效益不高。
國內學者試圖將硅鋁合金取代硅鐵合金來進行金屬鎂的還原試驗(申請號200410020666.X),理論上可以提高鎂渣的綜合利用，但是未見這類鎂渣的利用研究內容。
為了提高鎂渣在混凝土或水泥中的使用摻量，就必須進一步提高鎂渣的活性，這也是本發明要涉及的問題。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種工藝簡單，添加劑摻量變化范圍大，對金屬鎂冶煉生產影響小，成本低的皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法。該方法在鎂渣形成過程中實現鎂渣的改性，再通過簡單的磨細工藝處理獲得用于混凝土或水泥的高活性摻合料或混合材。
為解決上述技術問題，本發明釆用的技術方案是 一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法，其特征在于包括以下步驟
(1) 在金屬鎂生產原料混合磨細的過程中，添加含鋁原料的添加劑，獲得混合均勻的金屬鎂還原料，添加劑的添加量為金屬鎂生產原料總重量的3%-15%，其中，所述金屬鎂生產原料為煅燒白云石、螢石和硅鐵，所述含鋁原料的添加劑為鋁土礦或高嶺土；
(2) 在真空高溫條件下還原金屬鎂的過程中，添加的添加劑與鎂渣進行反應，形成膠凝性礦物，收集金屬鎂后，快速冷卻獲得改性后的鎂渣，所述高溫是指溫度為1150-125(TC;
(3) 將步驟(2)中快速冷卻獲得改性后的鎂渣進行球磨，獲得細度為45微米，篩余小于12wt。/。的改性鎂渣礦粉，用作高活性鎂渣混凝土摻合料或水泥混合材。
上述步驟(2)中所述膠凝性礦物為以P-2CaOSi02, 3CaOAl203，CaOAl203, llCa07Al203CaF2以及Q相6Ca04Al203MgOSi02為主晶相復合的膠凝材料。
本發明的技術思路在對鎂渣化學成分分析的基礎上，在金屬鎂冶煉過程中加入含鋁原料的添加劑如高嶺土或鉬土礦，使得在鎂渣中形成以|3-2CaOSi02, 3CaOAl203, CaOAl203， 1 ICaO 7A1203 CaF2以及Q相6CaO'4Al203'MgOSi02等為主晶相復合的膠凝材料，將這種鎂渣冷卻磨細后，最終獲得可用于水泥或混凝土中作為高活性混合材或摻合料，甚至貝利特水泥。
本發明與現有技術相比具有以下優點首先，本發明制備高活性鎂渣
混凝土摻合料或水泥混合材工藝簡單，添加劑摻量變化范圍大，對金屬鎂冶煉生產影響小，成本低。其次，本發明釆用的煤渣改性工藝，使得鎂渣在水泥或混凝土中得到大量應用，鎂渣利用率高，利用量大，節能環保。下面通過實施例對本發明做進一步的詳細描述。
具體實施例方式
一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法，包括以下步驟
(1) 在金屬鎂生產原料煅燒白云石、螢石和硅鐵混合磨細的過程中，添加含鋁原料的添加劑鋁土礦或高嶺土，獲得混合均勻的金屬鎂還原料，鋁土礦或高嶺土的添加量為煅燒白云石、螢石和硅鐵總重量的3%-15%;
(2) 在真空高溫條件下還原金屬鎂的過程中，添加的鋁土礦或高嶺土與鎂渣進行反應，形成以(3-2CaOSi02， 3CaOAl203, CaOAl203 ，llCaO7Al203'CaF2以及Q相6CaO4Al203'MgOSi02為主晶相復合的膠凝性礦物，收集金屬鎂后，快速冷卻獲得改性后的鎂渣，所述高溫是指溫度為1150-1250°C;
(3) 將步驟(2)中快速冷卻獲得改性后的鏌渣進行球磨，獲得細度為45微米，篩余小于12wt。/。的改性鎂渣礦粉，用作高活性鎂渣混凝土摻合料或水泥混合材。
實施例1
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵97%;鋁土礦3%;高溫115(TC條件下真空還原4小時后，獲得的鎂渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩余為8。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=50, A7=56, A28=88, A90=101。
實施例2
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵90%;鋁土礦10%;高溫120(TC條件下真空還原4小時后，獲得的鎂渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩佘為5。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=72, A7=68, A28=l 14, A90=129。實施例3
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵85%; 4呂土礦15%;高溫120(TC條件下真空還原四小時后，獲得的鏌渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩余為7。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=99, A7=l 10， A28=129, A90=138。
實施例4
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵95%;高嶺土 5%;高溫120(TC條件下真空還原四小時后，獲得的鎂渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩余為10。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=52, A7=59, A28=89, A卯-105。
實施例5
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵90%;高嶺土 10%;高溫120(TC條件下真空還原四小時后，獲得的鎂渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩余為6。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=67, A7=71, A28=101, A^=120。
實施例6
按重量百分比計，煅燒白云石、螢石和硅鐵85%;高嶺土 15%;高溫125(TC條件下真空還原四小時后，獲得的鎂渣空氣急冷后，球磨，獲得細度測定為45微米、篩余為5。/。(wt。/。)的改性鎂渣礦粉；將這種礦粉按照國標GB/T17671試驗，其活性系數A3=95, A7=109, A28=l 17, A90=130。
權利要求
1. 一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在金屬鎂生產原料混合磨細的過程中，添加含鋁原料的添加劑，獲得混合均勻的金屬鎂還原料，添加劑的添加量為金屬鎂生產原料總重量的3％-15％，其中，所述金屬鎂生產原料為煅燒白云石、螢石和硅鐵，所述含鋁原料的添加劑為鋁土礦或高嶺土；(2)在真空高溫條件下還原金屬鎂的過程中，添加的添加劑與鎂渣進行反應，形成膠凝性礦物，收集金屬鎂后，快速冷卻獲得改性后的鎂渣，所述高溫是指溫度為1150-1250℃；(3)將步驟(2)中快速冷卻獲得改性后的鎂渣進行球磨，獲得細度為45微米，篩余小于12wt％的改性鎂渣礦粉，用作高活性鎂渣混凝土摻合料或水泥混合材。
2. 根據權利要求1所述的一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法，其 特征在于步驟(2)中所述膠凝性礦物為以|3-2CaO'Si02, 3CaOAl203, CaO'A1203 ， 11 Ca07Al203 CaF2以及Q相6Ca0.4Al203MgOSi02為主晶相 復合的膠凝材料。
全文摘要
本發明提供了一種皮江法制備金屬鎂廢渣改性的方法，該方法是在金屬鎂生產原料混合磨細的過程中，添加含鋁原料的添加劑，獲得混合均勻的金屬鎂還原料，在真空高溫條件下還原金屬鎂的過程中，添加的添加劑與鎂渣進行反應，形成膠凝性礦物，收集金屬鎂后，快速冷卻獲得改性后的鎂渣，將快速冷卻獲得改性后的鎂渣進行球磨，獲得細度為45微米，篩余小于12wt％的改性鎂渣礦粉，用作高活性鎂渣混凝土摻合料或水泥混合材。本發明工藝簡單，添加劑摻量變化范圍大，對金屬鎂冶煉生產影響小，成本低；其次，本發明采用的鎂渣改性工藝，使得鎂渣在水泥或混凝土中得到大量應用，鎂渣利用率高，利用量大，節能環保。
文檔編號C22B26/22GK101457306SQ200910020830
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者吳高鵬, 鵬 趙 申請人:長安大學