CN105776910A - 一种镍铁渣地质聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镍铁渣地质聚合物胶凝材料及其制备方法，属于无机非金属材料及工业固体废弃物回收利用技术领域。原料包括：镍铁渣100份、碱性激发剂5‑20份、水20‑40份。所述碱性激发剂是由水玻璃100份、水滑石0.1‑1.0份、松香酸钠0.1‑1.0份和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1‑1.0份组成；本发明还提供了其制备方法。本发明的镍铁渣地质聚合物固化速度快，强度高，耐久性好，生产效率高。同时，本发明以固体废弃物镍铁渣为主要原料，制备工艺简单，成本低，有利于节约资源、能源和保护环境。

Description

一种镍铁渣地质聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业废渣资源化利用领域，具体涉及一种镍铁渣地质聚合物及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国工业的不断发展，大量工业废渣随之产生，环境问题变得越来越严峻。因此，寻找出一种简单且低成本的方法解决这些工业废渣，显得极为迫切。地质聚合物(Geopolymer)是法国科学家Davidovits利用活性低钙Si-Al质材料与高碱溶液反应，于1978年首次研发的一种具有高分子聚合物结构的新型无机胶凝材料。这类材料既具有有机高分子、陶瓷、水泥等材料的优良性能，又多以粉煤灰、高炉矿渣、钢渣等工业固体废弃物或天然硅铝酸盐矿物为主要原料，工艺简单、节能环保，成为国内外研究热点，具有广阔的发展空间。

红土镍矿冶炼镍铁废渣（简称镍铁渣）是提炼金属镍或是在镍铁合金冶炼过程中排出的废弃物经冷水水淬后形成的一种粒化炉渣。据统计，2013年我国全年镍铁产量达71万吨，伴随产生的镍铁渣超过4500万吨。到2015年，镍铁渣的总排放量接近一亿吨。目前，我国对镍铁渣的综合利用率低，其处理方式多以露天堆存或填埋为主，这不仅造成资源的浪费，而且占用大量的土地，破坏周边的生态环境。与其它冶金渣相比，镍铁渣有价金属回收价值低，排渣量大，已逐步成为冶金废渣处理的一大难题。因此，尽早寻求经济合理的技术途径正确处置和综合利用镍铁渣，不仅对保持不锈钢行业及镍行业的持续健康发展具有重要的战略意义，而且对于环境压力的缓解也具有重要意义。

发明内容

本发明的目的主要在于，针对我国镍铁渣排放量大、利用率低、对环境污染大的问题，提供了一种成本低、工艺简单、废渣消耗量大、无毒无污染的镍铁渣地质聚合物，可以实现镍铁渣的资源化利用。

本发明的另一目的在于，提供了该镍铁渣地质聚合物的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种镍铁渣地质聚合物，是由下列重量份数的组份组成：镍铁渣100份、碱性激发剂5-20份、水20-40份。

所述的碱性激发剂是由下列重量份数的组份组成：水玻璃100份、水滑石0.1-1.0份、松香酸钠0.1-1.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-1.0份。

本发明上述镍铁渣地质聚合物的制备方法，包括下列步骤：

1）按配比称取或量取水玻璃、水滑石、松香酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂；

2）按配比称取或量取镍铁渣、碱性激发剂和水，搅拌机内搅拌2-5min，得浆体；

3）将浆体注入成型模具中，震实台震实30-60s，得坯块；

4）将坯块常温养护12-24h后脱模，40-80℃蒸养6-24h，得镍铁渣地质聚合物。

本发明的碱性激发剂中，水滑石是一种带有正电荷的金属氧化物，其层间通过羟基的氢键和静电力缔合。镍铁渣中的微量金属离子，如钙、镁、铁等多价金属离子，与水滑石产生络合反应，使镍铁渣表面活化并且形成庞大的网络络合结构，显著提高镍铁渣地质聚合物的机械强度。松香酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有很好的乳化分散作用和良好的润滑作用，二者协同作用，可显著提高水玻璃的激发性能，降低碱性激发剂的成本。水滑石、松香酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与水玻璃共同作用，可实现激发镍铁渣胶凝材料活性的超叠加效应，所得碱性激发剂的激发活性大大增强，显著提高镍铁渣的水化活性。

本发明的有益效果：

1.本发明的镍铁渣地质聚合物以镍铁渣为主要原料，能够大量利用镍铁渣，可有效处理工业固体废弃物，减少环境污染；原料充足，成本低，实现了镍铁渣的资源化利用，经济和社会效益显著。

2. 本发明的镍铁渣地质聚合物强度高，耐久性好，制备方法简单方便，易于操作，不需要高温煅烧，节约大量的能源和资源，减少CO₂的排放，对节约能源、废物利用和保护环境具有重要意义。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，本发明保护范围并不受制于本发明的实施例。

实施例 1

将100份水玻璃、0.1份水滑石、0.1份松香酸钠和0.1份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂A1；将100份镍铁渣、5份碱性激发剂A1和20份水在搅拌机中搅拌3min，得浆体；将浆体注入成型模具中，在震实台震实30s得到坯块；将坯块置于常温养护箱中养护12h后脱模， 40℃蒸养12h得镍铁渣地质聚合物。测其抗压强度，结果为：3d抗压强度为45.22MPa，7d抗压强度为50.73MPa，28d抗压强度为53.41MPa。

实施例 2

将100份水玻璃、0.5份水滑石、0.5份松香酸钠和1.0份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂A2；将100份镍铁渣、8份碱性激发剂A2和25份水在搅拌机中搅拌2min，得浆体；将浆体注入成型模具中，在震实台震实40s得到坯块；将坯块置于常温养护箱中养护12h后脱模， 80℃蒸养24h得镍铁渣地质聚合物。测其抗压强度，结果为：3d抗压强度为55.20MPa，7d抗压强度为60.76MPa，28d抗压强度为63.43MPa。

实施例 3

将100份水玻璃、0.5份水滑石、0.2份松香酸钠和0.3份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂A3；将100份镍铁渣、10碱性份激发剂A3和35份水在搅拌机中搅拌2min，得浆体；将浆体注入成型模具中，在震实台震实60s得到坯块；将坯块置于常温养护箱中养护48h后脱模， 60℃蒸养12h得镍铁渣地质聚合物。测其抗压强度，结果为：3d抗压强度为55.68MPa，7d抗压强度为60.30MPa，28d抗压强度为62.44MPa。

实施例 4

将100份水玻璃、0.5份水滑石、0.5份松香酸钠和0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂A4；将100份镍铁渣、15份碱性激发剂A4和40份水在搅拌机中搅拌5min，得浆体；将浆体注入成型模具中，在震实台震实60s得到坯块；将坯块置于常温养护箱中养护24h后脱模， 60℃蒸养12h得镍铁渣地质聚合物。测其抗压强度，结果为：3d抗压强度为72.21MPa，7d抗压强度为78.72MPa，28d抗压强度为81.42MPa。

实施例 5

将100份水玻璃、1.0份水滑石、1.0份松香酸钠和1.0份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂A5；将100份镍铁渣、20份碱性激发剂A5和35份水在搅拌机中搅拌2min，得浆体；将浆体注入成型模具中，在震实台震实40s得到坯块；将坯块置于常温养护箱中养护12h后脱模， 80℃蒸养12h得镍铁渣地质聚合物。测其抗压强度，结果为：3d抗压强度为52.21MPa，7d抗压强度为56.89MPa，28d抗压强度为59.88MPa。

Claims (3)

1.一种镍铁渣地质聚合物，其特征在于，是由下列重量份数的组份组成：镍铁渣100份、碱性激发剂5-20份、水20-40份。

2.根据权利要求1所述的镍铁渣地质聚合物，其特征在于，所述碱性激发剂是由下列重量份数的组份组成：水玻璃100份、水滑石0.1-1.0份、松香酸钠0.1-1.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-1.0份。

3.一种权利要求1所述的镍铁渣地质聚合物的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）按配比称取或量取水玻璃、水滑石、松香酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入搅拌设备内，搅拌均匀，得碱性激发剂；

2）按配比称取或量取镍铁渣、碱性激发剂和水，搅拌机内搅拌2-5min，得浆体；

3）将浆体注入成型模具中，震实台震实30-60s，得坯块；

4）将坯块常温养护12-48h后脱模，40-80℃蒸养6-24h，得镍铁渣地质聚合物。