CN107867817A - 一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保技术领域，公开了一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备废渣细粉，步骤2）制备废渣粗粉，步骤3）处理农业废弃物，步骤4）制备发泡剂，步骤5）搅拌、浇注、脱模以及保温。本发明工艺最大限度地利用了废渣，并且制备了建筑材料，实现了变废为宝。

Description

一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺。
背景技术
红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床，世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，主要有：美洲的古巴、巴西；东南亚的印度尼西亚、菲律宾；大洋洲的澳大利亚、新喀里多尼亚、巴布亚新几内亚等。 我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27%。红土镍矿镍铁冶炼，通常是将矿石依次通过鼓风炉、转炉、精炼炉等设备，最后得到金属产品。红土镍矿镍铁冶炼会产生大量的废渣，2015年，镍铁渣的总排放量接近一亿吨，超过铜渣、锰渣等冶金渣的排放总量，约占到冶金渣总排放量的五分之一。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。大量电炉冶炼镍铁渣的堆置和填埋，不仅占用土地、污染环境，还给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。所以，镍铁冶炼行业急需为解决镍铁冶炼渣的开路问题进行科学***的综合利用研究。镍铁冶炼废弃渣的综合利用研究，将为全国范围乃至全球大量的镍铁冶炼废弃渣的无害化、资源化处理提供坚实的基础。
上世纪末期，日本、俄罗斯等国家已经开始了废渣的回收利用，主要在水泥原料、混凝土原料以及玻璃等方面；国内研究相对起步较晚，在近几年也开始了相关研究，多集中在建材方面；申请人前期将废渣制备矿物棉纤维，取得了一定的效果，但是产品相对单一，容易造成废渣积压。由于废渣本身化学组分的特点，镁高钙低导致活性低、稳定性差、强度和凝胶性能达不到建筑材料的要求，如何对其进行改进处理，提高废渣的添加量，充分实现废物利用是我们需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，该工艺最大限度地利用了废渣，并且制备了建筑材料，实现了变废为宝。
本发明是通过如下方案来实现的：
一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备废渣细粉，步骤2）制备废渣粗粉，步骤3）处理农业废弃物，步骤4）制备发泡剂，步骤5）搅拌、浇注、脱模以及保温。
具体地，所述环保工艺包括如下步骤：
步骤1）制备废渣细粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为200-300目的废渣细粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤2）制备废渣粗粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为50-100目的废渣粗粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤3）处理农业废弃物：将玉米秸秆和花生壳按照2:1的质量比投入到粉碎机中，粉碎成粒径在50-100目的粉末；
步骤4）制备发泡剂：将豆粕浸泡到两倍重量的5M盐酸溶液中10min，然后500rpm离心3min，收集沉淀，烘干，然后研磨成100目的粉末，即得发泡剂；
步骤5）搅拌、浇注、脱模以及保温：将废渣细粉、废渣粗粉、步骤3）所得粉末、发泡剂、硅藻土、生石灰、石膏粉以及水按照10-15:10-15:12-18:2-3:2-3:5-9:20-30:30-50的质量比依次投入到搅拌机中，500rpm搅拌3min，然后注入到模具中浇注成板材，待板材凝固后脱模，最后置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中6-8小时，取出，即得墙体板。
优选地，所述硅藻土和石膏粉的粒径均为50-100目。
优选地，所述红土镍矿镍铁冶炼废渣的化学组分按照重量百分比为：氧化镁32%，二氧化硅53%，二氧化二铁8%，氧化铝4%，氧化钙1.6%，其它1.4%。
本发明取得的有益效果主要但不限于以下几个方面：
本发明采用红土镍矿镍铁冶炼废渣为原料，不仅减少了其他原料的使用，节约能源，还有效利用矿渣，提高了资源利用率和保护生态环境，真正实现了变废为宝；红土镍矿镍铁冶炼废渣中大量氧化镁的存在降低了材料的凝胶性能，本发明通过对矿渣进行研磨至200目以上的细粉，使得混合材料的颗粒级配接近紧密堆积状态，强度会有所提高，微观结构也会得到改善；申请人还发现适当控制大粒径矿渣粉末的比例，并不会降低板材的性能，而且还可以降低能耗；球磨助剂既可以提高球磨效率，在一定程度上还可以提高凝结速度；本发明使用了秸秆以及花生壳等农业废料，原料来源广泛，成本低廉；本发明选择豆粕作为发泡剂，发泡效果好，降低了成本；本发明板材可用作墙体板材，各原料配伍合理，协同作用强，机械性能、保温性能以及阻燃性能较好，不含有任何甲醛和苯类有害气体，环保无污染；本发明方法操作工艺简单，对成型设备要求不高，能耗相对较低，适合工业化生产。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，其包括如下步骤：
步骤1）制备废渣细粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为200目的废渣细粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤2）制备废渣粗粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为50目的废渣粗粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤3）处理农业废弃物：将玉米秸秆和花生壳按照2:1的质量比投入到粉碎机中，粉碎成粒径在50目的粉末；
步骤4）制备发泡剂：将豆粕浸泡到两倍重量的5M盐酸溶液中10min，然后500rpm离心3min，收集沉淀，烘干，然后研磨成100目的粉末，即得发泡剂；
步骤5）将废渣细粉、废渣粗粉、步骤3）所得粉末、发泡剂、硅藻土、生石灰、石膏粉以及水按照10:10:12:2:2:5:20:30的质量比依次投入到搅拌机中，500rpm搅拌3min，然后注入到模具中浇注成板材，待板材凝固后脱模，最后置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中6小时，取出，即得墙体板。
所述硅藻土和石膏粉的粒径均为100目。所述红土镍矿镍铁冶炼废渣的化学组分按照重量百分比为：氧化镁32%，二氧化硅53%，二氧化二铁8%，氧化铝4%，氧化钙1.6%，其它1.4%。
实施例2
一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，其包括如下步骤：
步骤1）制备废渣细粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为300目的废渣细粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤2）制备废渣粗粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为100目的废渣粗粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤3）处理农业废弃物：将玉米秸秆和花生壳按照2:1的质量比投入到粉碎机中，粉碎成粒径在100目的粉末；
步骤4）制备发泡剂：将豆粕浸泡到两倍重量的5M盐酸溶液中10min，然后500rpm离心3min，收集沉淀，烘干，然后研磨成100目的粉末，即得发泡剂；
步骤5）将废渣细粉、废渣粗粉、步骤3）所得粉末、发泡剂、硅藻土、生石灰、石膏粉以及水按照15:15:18:3:3:9:30:50的质量比依次投入到搅拌机中，500rpm搅拌3min，然后注入到模具中浇注成板材，待板材凝固后脱模，最后置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中8小时，取出，即得墙体板。
所述硅藻土和石膏粉的粒径均为100目。所述红土镍矿镍铁冶炼废渣的化学组分按照重量百分比为：氧化镁32%，二氧化硅53%，二氧化二铁8%，氧化铝4%，氧化钙1.6%，其它1.4%。
实施例3
本发明利用废渣制备的墙体板的性能测试：
实施例1组；实施例2组；对照组1：同实施例1，不同在于将废渣粗粉换成细粉；对照组2：同实施例1，不添加农业废弃物。
对上述各组进行性能参数试验检测，以厚度2cm板材为例：具体结果见表1。
表1
参数指标 实施例1 实施例2 对照组1 对照组2
抗压强度Mpa 16.53 17.21 16.79 16.38
耐火性能 A1 A1 A1 A1
吸水率% 0.37 0.41 0.38 0.34
导热系数W/(m.K) 0.049 0.043 0.051 0.057
体积密度g/cm3 1.63 1.71 1.64 1.75
甲醛和苯类等有害气体 未检测出 未检测出 未检测出 未检测出
结论：本发明板材各方面性能较佳，优于市售同类产品，实现了废渣的回收利用；通过上述比较试验发现，增加废渣细粉的含量并不会较大提高板材性能，而且适量农业废弃物的添加也不会改变板材性能。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种有效处理红土镍矿镍铁冶炼废渣的环保工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备废渣细粉，步骤2）制备废渣粗粉，步骤3）处理农业废弃物，步骤4）制备发泡剂，步骤5）搅拌、浇注、脱模以及保温。
2.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述环保工艺包括如下步骤：
步骤1）制备废渣细粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为200-300目的废渣细粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤2）制备废渣粗粉：将红土镍矿镍铁冶炼废渣经过破碎机破碎，然后送至球磨机，磨至粒径为50-100目的废渣粗粉，其中球磨机中添加助剂，添加量为红土镍矿镍铁冶炼废渣质量的千分之一；所述助剂由硅酸三钙：硅酸二钙：豆油按照1:1:2的质量比混合而成；
步骤3）处理农业废弃物：将玉米秸秆和花生壳按照2:1的质量比投入到粉碎机中，粉碎成粒径在50-100目的粉末；
步骤4）制备发泡剂：将豆粕浸泡到两倍重量的5M盐酸溶液中10min，然后500rpm离心3min，收集沉淀，烘干，然后研磨成100目的粉末，即得发泡剂；
步骤5）搅拌、浇注、脱模以及保温：将废渣细粉、废渣粗粉、步骤3）所得粉末、发泡剂、硅藻土、生石灰、石膏粉以及水按照10-15:10-15:12-18:2-3:2-3:5-9:20-30:30-50的质量比依次投入到搅拌机中，500rpm搅拌3min，然后注入到模具中浇注成板材，待板材凝固后脱模，最后置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中6-8小时，取出，即得墙体板。
3.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，优选地，所述硅藻土和石膏粉的粒径均为50-100目。
4.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述红土镍矿镍铁冶炼废渣的化学组分按照重量百分比为：氧化镁32%，二氧化硅53%，二氧化二铁8%，氧化铝4%，氧化钙1.6%，其它1.4%。
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