[发明专利]一种镍铁渣建筑材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种镍铁渣建筑材料及其制备方法，属于金属冶炼固废利用技术领域，按重量份数计，包括如下的组分组成：水泥熟料40‑60份、镍铁渣微粉1‑25份、石膏2‑8份、磷酸盐2‑8份，外加剂0.1‑10份，其中，所述镍铁渣微粉是以工业镍铁渣为原料，经粉磨过程制得的比表面积在350‑550m²/kg的微粉；本发明通过优化调节镍铁渣微粉的粉磨粒径、掺和配比和组成结构特性，提高了水泥熟料的凝结强度。

技术领域

本发明涉及金属冶炼固废利用技术领域，具体涉及一种镍铁渣建筑材料及其制备方法。

背景技术

河砂作为一种自然资源，是混凝土和砂浆的重要原材料。近年来，我国的基础设施建设投入加大，使得市场上对砂石的需求量不断加大，而对自然资源的开采对环境造成了难以修复或不可修复的破坏。

镍铁渣是还原提取镍和部分铁后水淬急冷产生的工业废渣，随着我国不锈钢以及特种合金产业的迅猛发展，利用黄土镍矿冶炼镍合金材料获得了大量的镍铁渣，近年我国镍铁渣年排放量已超3000万吨，成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣，但我国对镍铁渣废料的综合利用率较低，很多是露天堆放或掩埋，这不仅浪费资源，且占用大量土地，破坏其周围的生态环境。因此，大力开展镍铁渣综合利用的研究对我国乃至世界的镍铁行业意义重大。

镍铁砂主要成分是SiO₂、MgO、CaO和Al₂O₃，这使得镍铁砂硬度大、具有优秀的抗破坏能力等优点，有研究指出，镍铁渣具有潜在的胶凝活性，使得越来越多的研究开始关注镍铁渣份用作水泥混合材和混凝土矿物掺和料的可能性，中国建筑学会也在2016年6月发布了团体标准T/ASC01-2016《水泥和混凝土用镍铁渣粉》，针对镍铁渣粉在水泥和混凝土中的使用提出了一些具体的技术指标和要求。

前期的基础研究发现，镍铁砂添加到混凝土中可以提高混凝土的强度，这可以大大提高混凝土的使用效率，而且并不会对安定性造成不良影响，但由于镍铁渣的火山灰活性较低，将其直接作为水泥掺和料的早期强度较低，强度增长慢，凝结时间较长等缺陷限制了其在胶凝材料中的进一步应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种镍铁渣建筑材料及其制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种镍铁渣建筑材料，按重量份数计，包括如下的组分组成：水泥熟料40-60份、镍铁渣微粉1-25份、石膏2-8份、磷酸盐2-8份，外加剂0.1-10份，其中，所述镍铁渣微粉是以工业镍铁渣为原料，经粉磨过程制得的比表面积在350-550m²/kg的微粉。

优选的，按重量份数计，包括如下的组分组成：水泥熟料55-60份、镍铁渣微粉18-20份、石膏4-5份、磷酸盐3-6份，外加剂2-5份。

优选的，所述镍铁渣建筑材料按重量份数计还包括：粗骨料90-100份、细骨料80-90份。

优选的，所述镍铁渣微粉为表面改性的镍铁渣微粉，其制备方法包括以下步骤：

S1、将工业镍铁渣进行破碎粉磨，按重量比例1-2％加入活性炭粉或烟煤粉，压制成型后干燥，在气氛保护高温电炉中进行热处理，热处理温度1000-1200℃，保温时间1-2h，待自冷至室温后再次进行破碎粉磨，依次经磁选除铁和筛分后得到比表面积在350-550m²/kg的微粉；

S2、在搅拌条件下，将还原除铁后的镍铁渣微粉加入到碱性硅溶胶溶液中，混合液料比在20-30mL/g，所述碱性硅溶胶溶液的浓度在10-30％，粒径10-50nm，pH值在9-10，将混合体系在0.07-0.08MPa的真空度条件下搅拌反应2-4h，反应完成后滤出沉淀，沉淀依次以pH值在9-12的碱液、去离子水淋洗，再在90-110℃进行干燥处理，制得所述表面改性的镍铁渣微粉。