專利名稱：利用鋁型材工業廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法
技術領域：
本發明涉及固體廢渣資源化利用領域，具體涉及采用鋁型材工業含氟廢水堿渣， 制備具有高比表面與活性、可用作高強度水泥添加劑的微細粉體。
背景技術：
在陽極氧化、電泳涂裝、噴涂等鋁合金產品的生產過程中均需表面處理，典型工藝如除油、堿蝕、中和出光、化學鈍化(或陽極氧化)，在這些工序中，大約的鋁合金以離子形式溶解在槽液中。同時鋁合金表面處理過程中會從各處理槽中帶走大量液體，需用大量的水來清洗，據統計處理每平方米鋁型材約耗65 180L水，這些工業廢水中含有大量的鋁離子及少量的鋅、鎳、銅等金屬離子。鋁型材表面處理過程產生大量的膠體狀廢液，針對廢液主要含各種金屬離子及懸浮物的特性，通常采用中和調節及混凝沉淀法工藝，得到廢水污泥，污泥進一步脫水即為含鋁的廢水堿渣。鋁型材工業廢水堿渣純度極高，主要成分是低結晶的氧化鋁水合物。廢水堿渣中氧化鋁、氫氧化物及其水合物的含量達到90%以上，而且具有粒子超細、活性很高的特點。由于在鋁合金前處理工藝中常采用氟化物作為添加劑，廢水中的氟離子較難去除，導致鋁型材工業含氟廢水堿渣的回收利用非常困難。在水泥工業中，氧化鋁用作阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的重要原料成分，氟化鈣作為水泥的摻雜礦化劑，用于提高水泥強度與耐久性，因此從鋁型材工業含氟廢水堿渣中制備所得的以 Y -A1203、CaF2為主要成分的高活性微細粉體，非常適合用于高強度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的添加劑，從而實現了資源化利用。目前，鋁工業廢水堿渣的資源化利用率不高，不僅占用大量土地，還造成二次污染，本專利針對難于回收的含氟廢水堿渣提出一種資源化利用技術，具有重要的環保和經濟意義。
發明內容
本發明針對現有技術的不足提供了一種不僅操作簡單，環保節能，而且能以鋁型材工業含氟廢水堿渣為原料，制備出高強度水泥用添加劑產品的方法。本發明除了采用直接煅燒和球磨的方法制備高強度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑產品之外，還提出在添加劑微細粉體煅燒制備過程中加入添加劑提高產品活性與降低致密度，添加劑為碳酸鋁銨或硝酸鋁，添加劑含量為0. 2-8%。本發明是采用如下技術方案來實現以上目的，其特征在于，它包括如下具體步驟
(1)將鋁型材工業含氟廢水堿渣原材料自然風干，降低含水量至50%-60%左右；
(2)將風干后的堿渣與0.2-8%的碳酸鋁銨或硝酸鋁預混合，然后放入馬弗爐，調至 45(T850°C溫度后進行煅燒處理，煅燒時間為0. 5h^6h ；
(3)將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機球磨2(Tl00min得到 10 60 μ m的微細粉體；(4)對微細粉體進行粒度、比表面等性能檢測。本發明的鋁型材工業含氟廢水堿渣經過風干、450-850°C高溫煅燒與球磨分散后制得大比表面與小粒徑的Al203/CaF2粉體，所得Y-Al2O3活性較高，比表面在105 170 m2/ g之間，粉體粒度在1(Γ60 μ m之間，具有很高的反應活度，符合高強度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。本發明采用上述技術解決方案所能達到的有益效果是
本發明利用鋁型材含氟工業廢水堿渣所含大部分主要為結晶不完全的氧化鋁水合物及無定型凝膠，煅燒后得到結晶不完整的Y-Al2O3 (或Y-AW0H)以及少量的CaF2, Y -Al2O3 與具有高活性的特點，經球磨制備成微米級微細粉體后，比表面達到105 170 m2/g，平均粒徑小為1(Γ50 μ m，具有非常高的反應活性，用于阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的添加劑，可以起到提高水泥強度與耐久性的作用。
具體實施例方式實施例1
本發明利用鋁型材工業廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，采用直接煅燒法，制得高活性的Y-Al2O3，堿渣中主要成分是低結晶的氧化鋁水合物及一部分無定形體，隨著煅燒溫度的提高，堿渣發生如下變化過程
通過熱分解，除去原料中易揮發的化學結合水，并在小于850°C的溫度下控制特定晶型的生成，制備出高活度的Y-Al2O315通過燒結過程中添加劑的分解與氣體擴孔作用，降低燒結過程的致密化，并提高產物的活性。煅燒后的堿渣在經過球磨機的球磨之后，存在部分超細粒子，因其表面存在晶格缺陷、空位和位錯，造成表面的不均一性，使活性大大提高，在高溫下的固相反應和燒結推動力大，作為添加劑有利于水泥的燒結與制備。將干燥后的鋁型材工業含氟廢水堿渣與5%的碳酸鋁銨或硝酸鋁混合，經過在 550°C溫度下的4h煅燒后，球磨60min，可得到比表面為152m2/g、平均粒徑為15μπι的 Al203/CaF2微細粉體，其結構與成分符合高強度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。本發明在利用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用Al203/CaF2微細粉體添加劑的的使用方法有如下步驟
(1)將鋁型材含氟廢水堿渣原材料自然風干，降低含水量至50%-60%左右；
(2)將風干后的堿渣與5%的硝酸鋁預混合，然后放入馬弗爐，調至550°C后進行煅燒處理，煅燒時間為4h;
(3)將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機球磨60min得到15μ m的微細粉體；
(4)對微細粉體進行粒度、比表面等性能檢測。實施例2
本實施例與上述實施方式的不同之處在于將鋁型材含氟工業廢水堿渣經過上述例1 的風干步驟之后，按比例加入6%硝酸鋁添加劑混合，煅燒溫度為650°C，煅燒時間為池，球磨時間為70min，其他步驟與上述例1相同。該方法可得到比表面為149m2/g、平均粒徑為 18 μ m的微細粉體，其結構與成分符合高強度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。
以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種采用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，其特征在于，它采用直接煅燒的方法，煅燒溫度在45(T850°C之間，煅燒時間在0. 5飛h之間，再進行球磨得到微細粉體，球磨時間為20mirTl00min，并且在煅燒過程加入添加劑以提高活性和降低致密度。
2.根據權利要求1所述的采用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，其特征在于，在所述煅燒過程中加入碳酸鋁銨或硝酸鋁添加劑提高產物活性與降低致密度，添加劑含量為0. 2-8%。
3.根據權利要求1所述的采用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，其特征在于，所述球磨得到的微細粉體比表面為(105-170) π /g、平均粒徑為(10-60) μ m。
4.根據權利要求1、2或3所述的采用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，其特征在于，它包括如下具體步驟a、將鋁型材工業含氟廢水堿渣原材料自然風干，降低含水量至50%-60%；b、將風干后的堿渣與添加劑預混合，然后放入馬弗爐，調至45(T850°C溫度后進行煅燒處理，煅燒時間為0. 5tT6h;c、將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機球磨2(Tl00min得到微細粉體；d、對微細粉體進行粒度、比表面等性能檢測。
全文摘要
本發明公開了一種采用鋁型材工業含氟廢水堿渣制備高強度水泥用微細粉體添加劑的方法，其特征在于，所述的工藝和方法采用的是直接對鋁型材工業含氟廢水堿渣原材料進行煅燒和球磨處理，方法簡便，原料成本低，并且在此方法基礎上提供了用于煅燒過程的碳酸鋁銨或硝酸鋁添加劑。與傳統制備方法相比，采用工業廢棄物為原材料，成本低，經濟效益顯著，而且所提供的煅燒過程添加劑能夠提高產品比表面與降低產品致密度。本發明制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用Al2O3/CaF2微細粉體添加劑的方法是利用鋁型材工業的含氟廢棄物，降低了鋁型材工業生產的環境污染壓力，實現了資源化利用，對實現鋁型材工業生產的綠色環保化具有重要意義。
文檔編號B09B3/00GK102503208SQ20111032499
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者潘學著, 陳東初 申請人:佛山科學技術學院, 廣亞鋁業有限公司