[发明专利]硫铁矿烧渣制备导电掺合料的方法

说明书

技术领域

本发明属于使用烧结料废物制备用作砂浆、混凝土或人造石等建筑材料掺合料的方法，涉及一种硫铁矿烧渣制备导电掺合料的方法。制得的导电掺合料特别适用于制备导电混凝土或导电砂浆、也可用于其它建筑材料中。

背景技术

硫铁矿烧渣是采用硫铁矿或含硫尾砂为原料生产硫酸过程中所排出的一种废渣。我国硫酸产量现居世界第二位，而采用硫铁矿或含硫尾砂生产的硫酸，约占我国硫酸总产量的80％以上。每生产1吨酸大约排放0.7吨的硫铁矿烧渣，排放量相当大，我国每年排放烧渣几百万至上千万吨，在制酸过程中，硫铁矿焙烧后产生的硫铁矿烧渣中含有较多的有用组分，如氧化铁和残留的硫化亚铁，以及少量铜、铅、锌、银、金及其他稀贵元素和放射性元素，具有较高的利用价值。然而在现实中许多企业将其直接排放，不仅浪费资源而且对环境危害巨大。

目前对硫铁矿烧渣的综合利用主要集中在如下方面：一是用硫铁矿烧渣做炼铁原料，但由于含铁量较低，有害杂质含量高，不符合炼铁要求，必须经过选矿等预处理，才能用于炼铁，这就增加了炼铁成本和工艺复杂性，限制了应用的幅度。一是从硫铁矿烧渣中回收有色金属、生产固体污水处理剂以及三氯化铁等，但这些工艺由于需求量少而限制了硫铁矿烧渣的消耗量。一是用做水泥的配料，硫铁矿烧渣经过磁选和重选后，含铁量在30％左右，可以作为水泥的辅助配料；可以利用硫铁矿烧渣代替铁矿石粉作为水泥烧成的矿化剂，但此法应用不广，消耗量不大。

导电混凝土是由普通混凝土组分掺加适量的导电掺合料制成。导电混凝土由于导电掺合料的掺入而使其具有较低的电阻率，良好的导电性。导电混凝土集结构特性与导电性于一身，此外还具有机敏特性。广泛被在电磁屏蔽、工业防静电、电加热器、结构的内部损伤检测和健康状况自诊断等方面，是一种多功能智能材料。

影响导电混凝土电阻率的因素很多，其中最为主要的是导电掺合料的性能、掺量及与水泥基材料的作用状况。目前，制备导电混凝土的导电掺合料最常用的有石墨粉、炭黑、碳纤维、金属屑及金属纤维等。石墨粉、炭黑掺量较高时会明显降低导电混凝土的抗压强度；碳纤维价格昂贵，在水泥基体中不易分散；金属屑、金属纤维会随着混凝土龄期发展被逐渐钝化而使电阻率大大增加，这些不足之处限制了导电混凝土的发展。

发明内容

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种硫铁矿烧渣制备导电掺合料的方法，本发明制得的导电掺合料成本低、电阻率较低、与水泥基材料作用较好且不明显降低导电混凝土抗压强度。

本发明的内容是：一种硫铁矿烧渣制备导电掺合料的方法，其特征是包括下列步骤：

a、原料预处理：将硫铁矿烧渣粉磨为粒径≤0.1mm的粉体，还原剂煤粉为市售的或粉磨为粒径≤0.1mm的粉体；

b、配料：按硫铁矿烧渣∶还原剂煤粉为50∶10～25的质量比例，取原料硫铁矿烧渣和还原剂煤粉；

c、原料混合：将硫铁矿烧渣与还原剂煤粉混合搅拌，使其充分混合均匀，制得混合料；

d、焙烧：将混合料置于还原气氛的高温炉内焙烧，以6～8℃/min的升温速率，升温到600～800℃，再保温焙烧60～120min，得焙烧后物料；

e、制成品：将焙烧后物料在还原气氛下冷却至常温、取出，磨细(较好的是磨细至≤0.1mm)，即制得导电掺合料成品。

本发明的内容中：所述步骤d和步骤e可以替换为：

d、成型：将混合料在压力下成型为片或块，以避免物料被快速氧化；

e、焙烧：将成型后的片或块置于还原气氛的高温炉内焙烧，以6～8℃/min的升温速率，均匀升温到600～800℃，再保温焙烧60～120min，得焙烧后物料；

f、制成品：将焙烧后物料在还原气氛下冷却至常温、取出，磨细(较好的是磨细至≤0.1mm)，即制得导电掺合料成品。

步骤d所述成型可以是将混合料在30～40MPa的压力下经成型模具成型为每片或块6～50g的片或块。

步骤e和步骤f中所述还原气氛为还原剂煤粉与氧气反应形成的一氧化碳气体的气氛。

本发明的内容中：步骤a所述硫铁矿烧渣的主要化学组成和质量百分比例为：三氧化二铁25％～60％，二氧化硅20％～35％，三氧化二铝15％～30％。

本发明的内容中：步骤c所述硫铁矿烧渣与还原剂煤粉的混合方式可以为原位混合(原位混合是将大掺量组分分成若干等份依次与小掺量组分混合)，即将硫铁矿烧渣分成2～6份，依次加入还原剂煤粉中混合，每加入一份的混合搅拌时间为1～5分钟。