[發(fā)明專利]一種鎳鐵渣地質(zhì)聚合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610213920.0
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105776910B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉福田;劉云;劉梁友
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: C04B7/153
• 分類號: C04B7/153;C04B7/36
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 李茜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鐵渣地質(zhì)聚合物及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，大量工業(yè)廢渣隨之產(chǎn)生，環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)峻。因此，尋找出一種簡單且低成本的方法解決這些工業(yè)廢渣，顯得極為迫切。地質(zhì)聚合物(Geopolymer)是法國科學(xué)家Davidovits利用活性低鈣Si-Al質(zhì)材料與高堿溶液反應(yīng)，于1978年首次研發(fā)的一種具有高分子聚合物結(jié)構(gòu)的新型無機膠凝材料。這類材料既具有有機高分子、陶瓷、水泥等材料的優(yōu)良性能，又多以粉煤灰、高爐礦渣、鋼渣等工業(yè)固體廢棄物或天然硅鋁酸鹽礦物為主要原料，工藝簡單、節(jié)能環(huán)保，成為國內(nèi)外研究熱點，具有廣闊的發(fā)展空間。

紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣（簡稱鎳鐵渣）是提煉金屬鎳或是在鎳鐵合金冶煉過程中排出的廢棄物經(jīng)冷水水淬后形成的一種粒化爐渣。據(jù)統(tǒng)計，2013年我國全年鎳鐵產(chǎn)量達71萬噸，伴隨產(chǎn)生的鎳鐵渣超過4500萬噸。到2015年，鎳鐵渣的總排放量接近一億噸。目前，我國對鎳鐵渣的綜合利用率低，其處理方式多以露天堆存或填埋為主，這不僅造成資源的浪費，而且占用大量的土地，破壞周邊的生態(tài)環(huán)境。與其它冶金渣相比，鎳鐵渣有價金屬回收價值低，排渣量大，已逐步成為冶金廢渣處理的一大難題。因此，盡早尋求經(jīng)濟合理的技術(shù)途徑正確處置和綜合利用鎳鐵渣，不僅對保持不銹鋼行業(yè)及鎳行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，而且對于環(huán)境壓力的緩解也具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要在于，針對我國鎳鐵渣排放量大、利用率低、對環(huán)境污染大的問題，提供了一種成本低、工藝簡單、廢渣消耗量大、無毒無污染的鎳鐵渣地質(zhì)聚合物，可以實現(xiàn)鎳鐵渣的資源化利用。

本發(fā)明的另一目的在于，提供了該鎳鐵渣地質(zhì)聚合物的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種鎳鐵渣地質(zhì)聚合物，是由下列重量份數(shù)的組份組成：鎳鐵渣100份、堿性激發(fā)劑5-20份、水20-40份。

所述的堿性激發(fā)劑是由下列重量份數(shù)的組份組成：水玻璃100份、水滑石0.1-1.0份、松香酸鈉0.1-1.0份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉0.1-1.0份。

本發(fā)明上述鎳鐵渣地質(zhì)聚合物的制備方法，包括下列步驟：

1）按配比稱取或量取水玻璃、水滑石、松香酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉加入攪拌設(shè)備內(nèi)，攪拌均勻，得堿性激發(fā)劑；

2）按配比稱取或量取鎳鐵渣、堿性激發(fā)劑和水，攪拌機內(nèi)攪拌2-5min，得漿體；

3）將漿體注入成型模具中，震實臺震實30-60s，得坯塊；

4）將坯塊常溫養(yǎng)護12-24h后脫模，40-80℃蒸養(yǎng)6-24h，得鎳鐵渣地質(zhì)聚合物。

本發(fā)明的堿性激發(fā)劑中，水滑石是一種帶有正電荷的金屬氧化物，其層間通過羥基的氫鍵和靜電力締合。鎳鐵渣中的微量金屬離子，如鈣、鎂、鐵等多價金屬離子，與水滑石產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，使鎳鐵渣表面活化并且形成龐大的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)合結(jié)構(gòu)，顯著提高鎳鐵渣地質(zhì)聚合物的機械強度。松香酸鈉和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉具有很好的乳化分散作用和良好的潤滑作用，二者協(xié)同作用，可顯著提高水玻璃的激發(fā)性能，降低堿性激發(fā)劑的成本。水滑石、松香酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉與水玻璃共同作用，可實現(xiàn)激發(fā)鎳鐵渣膠凝材料活性的超疊加效應(yīng)，所得堿性激發(fā)劑的激發(fā)活性大大增強，顯著提高鎳鐵渣的水化活性。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的鎳鐵渣地質(zhì)聚合物以鎳鐵渣為主要原料，能夠大量利用鎳鐵渣，可有效處理工業(yè)固體廢棄物，減少環(huán)境污染；原料充足，成本低，實現(xiàn)了鎳鐵渣的資源化利用，經(jīng)濟和社會效益顯著。

2. 本發(fā)明的鎳鐵渣地質(zhì)聚合物強度高，耐久性好，制備方法簡單方便，易于操作，不需要高溫煅燒，節(jié)約大量的能源和資源，減少CO₂的排放，對節(jié)約能源、廢物利用和保護環(huán)境具有重要意義。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明保護范圍并不受制于本發(fā)明的實施例。

實施例1