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

本發明屬于外加劑技術領域，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：

鎳渣是冶煉鎳鐵合金產生的工業廢渣，因礦源、冶煉工藝不同，化學成分和礦物組成較復雜；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，嚴重制約企業的可持續發展。鎳渣中玻璃相含量高達50％，在堿性介質的激發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域的開發利用。

灰渣屬于不銹鋼渣的一種，堆積量高達數千萬噸，被應用于水泥、混凝土、制磚等領域，但總資源化利用率較低；草木灰是農村柴草燃燒后產生的灰燼物質，數量巨大，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，但生產規模有限，總消耗量較低。如能在提高鎳渣資源化利用途徑的基礎上，協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。

外加劑常被應用在水泥和混凝土制備領域，用于激發膠凝材料水化活性，改善制品力學性能。如能利用已有固廢中的有效化學成分激發鎳渣二次水化反應，提高水化活性，既能實現鎳渣在水泥和混凝土領域的應用，又能協同處置現有固廢，進而緩解其對環境的壓力。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術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，并能激發鎳渣二次水化反應，提高水化活性。

本發明所要解決的第二個技術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。

本發明的第一個技術問題是通過如下技術方案來實現的：一種提高鎳渣水化活性的無機外加劑，主要由以下質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，所述草木灰為農業廢棄物，所述石膏為普通石膏或脫硫石膏。

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

本發明所述草木灰中氧化鉀的質量百分含量優選為10～20％。

本發明所述石膏中二水石膏的質量百分含量優選不低于80％。

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

本發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，其摻量按鎳渣總質量的5～20％計。

本發明的第二個技術問題是通過如下技術方案來實現的：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備用；

(2)按照上述各組分的用量關系進行配料，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)中篩分優選過4.75mm方孔篩；步驟(2)中分選優選過0.08mm篩。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

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

(2)本發明方法降低了生產成本，大大提高了水泥膠件早期強度；

(3)本發明外加劑不僅提高了鎳渣在水泥和混凝土領域應用的可能性，而且能消耗大量的現有固體廢棄物，實現了固廢協同處置，減輕了其對環境的壓力，在提高鎳渣資源化利用途徑的基礎上，協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，所述草木灰為農業廢棄物，所述石膏為普通石膏。

灰渣主要由以下質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量百分含量為12％。

石膏中二水石膏的質量百分含量為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備用；

(2)按照上述各組分的用量關系進行配料，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，所述草木灰為農業廢棄物，所述石膏為脫硫石膏。

灰渣主要由以下質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量百分含量為15％。

石膏中二水石膏的質量百分含量為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，所述草木灰為農業廢棄物，所述石膏為普通石膏。

灰渣主要由以下質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量百分含量為18％。

石膏中二水石膏的質量百分含量為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，所述草木灰為農業廢棄物，所述石膏為脫硫石膏。

灰渣主要由以下質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量百分含量為20％。

石膏中二水石膏的質量百分含量為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。

本發明中所述鎳渣化學成分如表1所示，各實施例結果如表2所示：

表1鎳渣化學成分組成/％

表2本發明各實施例結果

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量15％，再按照gb/t18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣微粉》標準表征鎳渣水化活性指數。

從表2數據中可知，無機外加劑均有利于提高鎳渣7d和28d水化活性指數，其早期水化活性指數提高更加明顯。

以上實施例僅用于闡述本發明，而本發明的保護范圍并非僅僅局限于以上實施例。所述技術領域的普通技術人員依據以上本發明公開的內容和各參數所取范圍，均可實現本發明的目的。