CN109608072A - 一种冶金废渣处理用地质聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保技术领域，公开了一种冶金废渣处理用地质聚合物，由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉80‑100份、改性水玻璃8‑12份、纤维0.5‑2份、有机碱0.01‑0.1份、硫酸锌0.1‑0.5份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.01‑0.1份、水30‑40份。本发明的冶金废渣处理用地质聚合物以镍铁渣粉为主要原料，能够大量吸纳镍铁渣粉，减少环境污染，对废物利用和保护环境有重大的意义。

Description

一种冶金废渣处理用地质聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种冶金废渣处理用地质聚合物及其制备方法。
背景技术
冶金废渣处理用地质聚合物是一类新型的无机胶凝材料，它是利用含铝硅酸盐的矿物或工业废弃物在交底温度下生成的一类无机高分子聚合物，由法国科学家JosephDavidovits教授于20世纪70年代首先发现并命名。由于其多以粉煤灰、钢渣等工业固体废物或天然硅铝酸盐矿物为主要原料，制备工艺简单、能耗低、排放少等特点，受到了国内外许多高校、企业和国家科研院所的重视，进行了大量研究。
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。目前，我国对镍铁渣的综合利用率不足10％，其处理方式多以露天堆存或填埋，这不仅浪费资源，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。
发明内容
本发明针对我国镍铁渣排放量大、利用率低的问题，提供一种冶金废渣处理用地质聚合物及其制备方法，来实现对镍铁渣的有效利用。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉80-100份、改性水玻璃8-12份、纤维0.5-2份、有机碱0.01-0.1份、硫酸锌0.1-0.5份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.01-0.1份、水30-40份。
优选的，所述镍铁渣粉的比表面积为400-600m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的水玻璃中加入0.01-0.1重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
优选的，所述市售水玻璃模数为1.0-1.5，固含量35-45％。
所述纤维为水镁石纤维或硅酸铝纤维。
所述有机碱为三亚乙基四胺或四亚乙基五胺。
所述冶金废渣处理用地质聚合物制备方法如下：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、有机碱、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
本发明中，镍铁渣中的微量金属离子，如钙、镁、铁等多价金属离子与羟乙基乙二胺三乙酸盐产生络合反应，有利于金属离子的溶出，促进反应速度；纤维在地质聚合物中形成随机乱向分布，且表面能与地质聚合物发生反应、结合牢固，在地质聚合物裂缝扩展过程中可阻碍裂缝扩展、耗散地质聚合物的断裂能，进而提地质聚合物的断裂韧性；市面上的水玻璃浆液是真溶液和胶体溶液并存，乙酰胺可促进硅酸钠迅速溶解于水并起稳定作用；有机碱可以提高体系碱度，有利于镍铁渣中玻璃体的解体重构；硫酸锌具有缓凝作用，防止地质聚合物快速聚合固化。
本发明的有益效果
1.本发明的冶金废渣处理用地质聚合物以镍铁渣粉为主要原料，能够大量吸纳镍铁渣粉，减少环境污染，对废物利用和保护环境有重大的意义。
2.本发明制备的冶金废渣处理用地质聚合物制作方法简单，成品强度高，耐久性好。
具体实施方式
实施例1
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉80份、改性水玻璃12份、纤维0.5份、有机碱0.1份、硫酸锌0.1份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.1份、水30份。
所述镍铁渣粉的比表面积为400m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.0，固含量为40％的水玻璃中加入0.01重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为水镁石纤维。
所述有机碱为三亚乙基四胺。
上述冶金废渣处理用地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、有机碱、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
实施例2
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉100份、改性水玻璃8份、纤维2份、有机碱0.01份、硫酸锌0.5份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.01份、水40份。
所述镍铁渣粉的比表面积为600m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.5、固含量35％的水玻璃中加入0.1重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为硅酸铝纤维。
所述有机碱为四亚乙基五胺。
制备方法如实施例1。
实施例3
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉90份、改性水玻璃10份、纤维1.5份、有机碱0.06份、硫酸锌0.3份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.05份、水35份。
所述镍铁渣粉的比表面积为500m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.2，固含量40％的水玻璃中加入0.05重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为水镁石纤维。
所述有机碱为四亚乙基五胺。
制备方法如实施例1。
实施例4
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉85份、改性水玻璃11份、纤维1份、有机碱0.03份、硫酸锌0.4份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.08份、水33份。
所述镍铁渣粉的比表面积为480m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.3，固含量38％的水玻璃中加入0.07重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为硅酸铝纤维。
所述有机碱为三亚乙基四胺。
制备方法如实施例1。
实施例5
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉95份、改性水玻璃9份、纤维1.8份、有机碱0.09份、硫酸锌0.2份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.02份、水38份。
制备方法如实施例1。
实施例6
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉90份、水玻璃10份、纤维1.5份、有机碱0.06份、硫酸锌0.3份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.05份、水35份。
所述镍铁渣粉的比表面积为500m2/kg。
所述水玻璃模数为1.2，固含量为40％。
所述纤维为水镁石纤维。
所述有机碱为四亚乙基五胺。
上述冶金废渣处理用地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入水玻璃、有机碱、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
对比例1
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉90份、改性水玻璃10份、有机碱0.06份、硫酸锌0.3份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.05份、水35份。
所述镍铁渣粉的比表面积为500m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.2，固含量40％的水玻璃中加入0.05重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述有机碱为四亚乙基五胺。
上述冶金废渣处理用地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、有机碱、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
对比例2
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉85份、改性水玻璃11份、纤维1份、硫酸锌0.4份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.08份、水33份。
所述镍铁渣粉的比表面积为480m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.3，固含量38％的水玻璃中加入0.07重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为硅酸铝纤维。
上述冶金废渣处理用地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
对比例3
一种冶金废渣处理用地质聚合物由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉85份、改性水玻璃11份、纤维1份、有机碱0.03份、硫酸锌0.4份、水33份。
所述镍铁渣粉的比表面积为480m2/kg。
所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的模数为1.3，固含量38％的水玻璃中加入0.07重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
所述纤维为硅酸铝纤维。
所述有机碱为三亚乙基四胺。
上述冶金废渣处理用地质聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、有机碱，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
将上述实施例1-6及对比例1-3所得的冶金废渣处理用地质聚合物在水泥净浆搅拌机中搅拌2min制得浆体，将浆体注入20mm×20mm×20mm净浆模具中在震实台震实40s，放在常温养护箱中养护24h后脱模，自然养护至规定龄期，测其抗压强度，结果见下表1。
表1性能结果
编号 3d抗压强度/MPa 7d抗压强度/MPa 28d抗压强度/MPa
实施例1 62.57 65.04 67.38
实施例2 52.22 54.89 56.35
实施例3 67.83 74.38 76.97
实施例4 65.03 69.14 72.07
实施例5 64.26 70.37 73.88
实施例6 53.35 61.43 63.26
对比例1 59.44 63.27 65.75
对比例2 60.51 66.89 70.03
对比例3 60.31 65.77 68.89

Claims (6)

1.一种冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，由以下重量份数的物质组成：镍铁渣粉80-100份、改性水玻璃8-12份、纤维0.5-2份、有机碱0.01-0.1份、硫酸锌0.1-0.5份、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐0.01-0.1份、水30-40份。
2.根据权利要求1所述的冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，所述改性水玻璃制备方法如下：向1重量份数的水玻璃中加入0.01-0.1重量份数的乙酰胺，充分搅拌均匀，即得所述改性水玻璃。
3.根据权利要求2所述的冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，所述市售水玻璃模数为1.0-1.5，固含量35-45％。
4.根据权利要求1所述的冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，所述纤维为水镁石纤维或硅酸铝纤维。
5.根据权利要求1所述的冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，所述有机碱为三亚乙基四胺或四亚乙基五胺。
6.根据权利要求1-5任一所述的冶金废渣处理用地质聚合物，其特征在于，所述冶金废渣处理用地质聚合物制备方法包括以下步骤：
(1)按配方量将镍铁渣粉与纤维、硫酸锌混合均匀，得料1；
(2)在配方量的水中先后加入改性水玻璃、有机碱、羟乙基乙二胺四乙酸三钠盐，混合均匀，得料2；
(3)将料1与料2混合搅拌均匀，即得所述地质聚合物。
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