[发明专利]一种镍渣加气混凝土及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种镍渣加气混凝土及其制备工艺。

背景技术

镍铁合金矿热炉渣是在冶炼金属镍过程中排放的一种工业废渣，炉渣量约占原料的80％～90％。随着我国镍铁合金的需求量和生产规模日益增大，镍渣的大量堆积也成为企业发展所面临的重要难题。镍渣为弱酸性渣，以FeO、MgO、Al₂O₃、SiO₂为主要成分，主要矿物相为辉石、铁镁橄榄石、铜镍铁硫化物，少量硅酸三钙、硅酸二钙等矿相以及较多的非晶态物质，具备一定的胶凝活性。由于高温热历史、冷却效果、化学组成等原因，这类合金渣易磨性差，早期活性低，导致综合利用率远低于普通矿渣。由于长期得不到合理的利用，目前国内堆存的镍渣达到几千万吨，这不仅占用了大量土地，对周边生态环境造成严重危害，还给企业乃至社会带来巨大的经济负担。

镍铁合金矿热炉渣在国际上主要用于在沿海地区填海造地，如果深处内陆，其利用水平较低，多处于弃置堆存状态。我国镍渣利用多为水泥混合材、混凝土掺合料、道路材料、回填材料、井下填充材料和建筑砌块等，少量用于制备农肥或酸性土壤改良剂。目前，现有研究对镍铁合金渣的利用集中在建筑材料领域。万朝均等通过对镍铁合金矿热炉渣进行机械活化，制得辅助胶凝材料取代部分水泥，实现了对镍铁合金矿热炉渣的综合利用，但其掺量不宜超过10％；万雪峰、王迎斌等通过研究镍渣粉磨、活性激发及多元矿物复合改性，利用镍铬铁合金渣制备了复合水泥；孟立等通过研究镍渣粉磨和热处理方式，制备了不同活性的镍铁合金矿热炉渣辅助胶凝材料。结果表明，经800℃返炉急冷的镍渣粉掺量为10％时，能提高水泥胶砂的抗折强度及抗压强度；陈平等利用部分矿热炉渣粉替代河沙配制干混砂浆，研究表明，当矿热炉渣砂替代河沙的掺量为60％时，所制备的矿热炉渣干混砂浆强度最高，但存在砂浆工作性能较差、易泌水等问题，需要掺加一定量的保水剂；单昌锋等利用镍渣代替混凝土中部分细集料，研究了其掺量对混凝土性能的影响。结果表明，镍渣可以部分取代砂子，且取代比例小于50％时，混凝土性能较好。综上可知，尽管目前对镍渣的利用方式较多，但都存在产品附加值低、废渣利用量小、活性激发不足等问题，从而未能得到大规模推广和应用。

加气混凝土作为一种新型节能多功能墙体材料，具有保温、质轻、隔音、节能等特点。加气混凝土原料适应范围广，除了传统意义上的水泥-石灰-砂加气砖，近年来已采用工业固体废弃物取代部分硅钙质原料，如水泥-矿渣-砂，水泥-石灰-粉煤灰加气块等，并取得了较好的经济、环境和社会效益，发展前景十分广阔。本发明通过对镍铁矿热炉渣进行机械化学改性，用于取代部分硅质原料制备加气混凝土，从而拓展了镍渣的利用途径，提高了产品附加值，同时对缓解我国镍渣的严重堆存现状，提高镍铁合金渣资源化利用水平具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种镍渣加气混凝土及其制备工艺，目的在于解决镍铁合金渣的堆存占地、环境污染及高效资源化利用问题。本发明的镍渣加气混凝土具有强度高、保温性能好，吸水率低的优点，能够大量消纳堆存庞大的镍铁合金渣，属于工业固体废弃物高效资源化利用，不仅能够节约资源，保护生态环境，而且能产生较高的经济附加值，符合当前新型节能建筑材料的发展方向。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种镍渣加气混凝土，包括：干料、外加剂、发气剂和水，所述干料包括硅质材料、钙质材料和调节剂，其中，所述硅质材料包括镍渣微粉。

具体的，所述硅质材料包括镍渣微粉、机制砂和废料微粉，其中：

优选的，所述镍渣微粉中：SiO₂含量为49～50wt％，比表面积>400m²/kg，3～32μm颗粒含量达到80％以上；

更优选的，所述镍渣微粉为经辊压机-球磨机共性集成粉磨工艺加工制备的高活性微粉，具有良好的颗粒形貌。辊压机-球磨机共性集成粉磨工艺可选自专利CN201410289143.9中所公开的粉磨工艺；

优选的，所述机制砂的SiO₂含量不低于85wt％，经球磨机磨细后比表面积>400m²/kg；

优选的，所述废料微粉为加气混凝土静停切割后产生的切割料，经粉磨后比表面积>350m²/kg。

具体的，所述钙质材料包括水泥和生石灰，其中：

优选的，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积>350m²/kg；