CN105060758A - 用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括下述步骤:在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固分离；将液固分离后所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂;在液固分离后所得液相中加入萃取剂，回收有价金属银，萃余液作为步骤（1）中的水循环利用。本发明方法简单但效果良好，效益显著。

Description

用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法

技术领域

本发明涉及一种废渣处理，特别涉及一种用湿法炼锌产生的铁矾渣为原料来制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法。

背景技术

1957年，乌克兰基辅建工学院维.德.格卢霍夫斯基教授等人使用碎石、锅炉渣或高炉矿渣磨细，或生石灰加高炉矿渣和硅酸盐水泥(或不加)混合后，再用NaOH溶液或水玻璃溶液调制净浆,得到强度高达120MPa、稳定性好的胶凝材料。到1959年，他们通过进一步研究证明这种水泥与硅酸盐水泥一样，既能在水中于标准和自然条件下硬化，也能在蒸汽养护处理条件下硬化，该水泥为现在的碱-矿渣水泥[吴其胜.碱矿渣水泥的研究与发展[J].中国建材科技，1999，(1)：1-4]。

碱-矿渣水泥具有高强、低水化热、高抗渗、高抗冻和高抗蚀等优异性能，而且这种水泥生产方法简单、节约能源、成本较低，可以说碱-矿渣水泥是一种环保型“绿色水泥”。尽管碱-矿渣水泥具有优异的水硬性能，但由于碱-矿渣水泥存在凝结过快的缺点，因此在应用上受到了很大限制。当配制高强混凝土(＞C80)时，碱-矿渣水泥的初凝过程通常在10～30min内完成。显然，碱-矿渣水泥的凝结时间如此短，是根本无法应用于建筑工程上的[何娟，杨长辉，康苏芳.碱-矿渣水泥缓凝问题的研究进展[J].硅酸盐通报，2010，29(5)：1093-1097]。

张烁等人研究发现，几种可溶性锌盐(硝酸锌、硫酸锌和氯化锌)和硝酸钡对碱-矿渣水泥的凝结具有显著的延缓作用，并且对其强度发展副作用较小，0.5％掺量时对水泥强度发展甚至有促进作用[张烁，潘志华.化学物质对碱-矿渣水泥凝结时间和强度性能的影响[J].混凝土，2010，(9)：68-73]。

近十年来，我国铅锌冶金保持了快速增长的势头，2010年，铅锌总产量达到958.10万吨。对于年产10万吨的湿法方法生电锌厂，若锌精矿含铁以8％计，则每年产出的铁矾渣(黄铵铁矾)约为5.3万吨，一般就近建设渣场堆存，不但占用宝贵的土地资源，而且铁矾渣中的重金属，如Zn、Cu、Cd、Pb、As和Sb等，在自然堆存条件下会不断溶出从而污染地下水和土壤[陈永明，唐谟堂，第19卷第7期中国有色金属学报杨声海，等.NaOH分解含铟铁矾渣新方法[J].中国有色金属学报，2009，19(7)：1322-1331]。我国铅锌金属产量已连续多年位居世界第一。在产品产能飞速发展的同时，生产过程中的黄铵铁矾的处理问题逐步凸现，不仅关系到资源的综合循环利用，而且更关系到对自然环境的影响。

用水泥固化处理铁矾渣时，可固化铁矾渣的有害元素[侯小强，郑旭涛，郭从盛.外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响[J].2014，35(3)：123-127]。

一般的混凝土油罐是不能用来储存轻质石油产品的，因油品容易渗入开口气孔，井沿着毛细管渗透出去。若混凝土经过特殊处理，可达到防止油品渗透损失。如混接土中加一些掺合料以填充水泥在水化作用时所产生的微孔隙。经验证明，在混凝土中掺和胶状氢氧化铁掺合料效果较好[北京勘察设计院.掺氢氧化铁耐油混凝土罐[J].石油炼制与化工，1958，(11)：36-38]。

发明内容

本发明的目的是利用湿法炼锌产生的铁矾渣作为原料，提供一种可增加初凝时间的碱-矿渣水泥缓凝剂制备方法。

本发明的技术方案是：一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括下述步骤：①在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固分离；其中，铁矾渣加入量为水的质量的1/4；氧化剂加入量为铁矾渣质量的1-5％；分散剂加入量为铁矾渣质量的0.1-0.5％；石灰的加入量为铁矾渣质量的10-30％；②将液固分离后所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂。

上述方法中，氧化剂为Na₂O₂、H₂O₂、KMnO₄中的任一种；分散剂为松香皂、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠或氧化石蜡皂中的任一种。

上述方法中，在液固分离后所得液相中加入铁矾渣质量0.1-0.5％的萃取剂，回收有价金属银，萃余液作为步骤(1)中的水循环利用；所述萃取剂为硫醚、二乙基二硫化磷酸、2-(叔十二烷基硫代)吡啶中的任一种。

本发明方法的优点是，加入分散剂，有利于铁矾渣的分散；加入氧化剂，可将铁矾渣中的二价铁氧化成三价铁；铁矾渣与石灰的反应，得到的固相为硫酸钙、氢氧化铁和金属离子的硫酸盐。硫酸钙可参与水泥的水化反应，得到硫铝酸盐物质。氢氧化铁可填充于水泥产物的孔子中，提高水泥石的致密性。金属离子的硫酸盐阻碍水泥水化，起到缓凝作用。

对铁矾渣分解放出的Ag进行了回收，可进一步提高经济效益。

具体实施方式

一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，包括下述步骤：

①在水中加入分散剂，并加入铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固分离；②将固相烘干，得到缓凝剂；③在液相中加入萃取剂，回收金属银，萃余液可作为步骤(1)中的水循环利用。

其中，水、分散剂、铁矾渣、氧化剂、石灰、萃取剂的各组份及加入量参考表1。表1列出了编号为1-12的12个实施例的配方组成。用本发明方法制备的缓凝剂，加入到碱-矿渣水泥后，根据国标“水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性(GBT1346-2011)”，测得该碱-矿渣水泥的初凝时间均大于60分钟。

本发明中所述的百分数，如无特别说明的均为质量百分数。

Claims (4)

1.一种用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，依次包括下述步骤：在水中加入分散剂、铁矾渣和氧化剂，搅拌均匀后，再加入石灰，搅拌均匀后静置，使液固分离；其中，铁矾渣加入量为水的质量的1/4；氧化剂加入量为铁矾渣质量的1-5%；分散剂加入量为铁矾渣质量的0.1-0.5%；石灰的加入量为铁矾渣质量的10-30%；将液固分离后所得固相烘干，得到碱-矿渣水泥缓凝剂。

2.根据权利要求1所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，所述的氧化剂为Na₂O₂、H₂O₂、KMnO₄中的任一种；分散剂为松香皂、烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠或氧化石蜡皂中的任一种。

3.根据权利要求1所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，在液固分离后所得液相中加入铁矾渣质量0.1-0.5%的萃取剂，回收有价金属银；萃余液作为步骤中的水循环利用。

4.根据权利要求3所述的用铁矾渣制备碱-矿渣水泥缓凝剂的方法，其特征在于，所述萃取剂为硫醚、二乙基二硫化磷酸、2-（叔十二烷基硫代）吡啶中的任一种。