[发明专利]一种镍矿冶金渣的处理和利用方法

说明书

技术领域

本发明属于固废处理和生态胶凝材料及其应用领域，特别涉及一种镍矿冶金渣的 处理和利用方法。

背景技术

红土型镍矿冶金渣是指在用回转窑-电炉工艺（RKEF）提炼镍铁后排放的水淬废 渣。我国的镍铁生产量已稳居世界首位，多数用RKEF工艺提炼镍铁，预测2015年年排放该种 冶金废渣（通称镍铁渣）将突破1亿吨，成为除煤矸石、钢渣、赤泥外的第四大固体工业废物。 与已广泛用于水泥混凝土工业的高炉铁矿渣不同，镍铁渣的化学组成中镁高，钙铝低，导致 其火山灰性低，不能用作水泥和混凝土的活性混合材料，其高镁含量也妨碍直接用作水泥 生料。现在处理镍铁渣的方法主要用来做矿棉和混凝土集料。矿棉用量有限，镍铁渣中高含 量的玻璃相又可能引发混凝土的碱-硅反应，所以镍铁渣的处理量非常有限，大量处理仍存 在严重困难。镍铁渣的堆放大量占用土地，且其中的Cr、Ni、Co等重金属还可能淋滤到水系 中去而污染环境，其处理和利用已关系到镍铁冶金产业的可持续发展大计。

近年来，国际国内均有用碱性水玻璃激发固化镍铁渣的研究报导，其固化强度达 到或超过硅酸盐水泥，是处理和利用镍铁渣的有效方法。但此种处理方法的工业碱掺量大， 成本远超过水泥，若无国家补贴支持，经济上尚不可行。本发明用一种新的成本更低的方法 处理镍铁渣，将其制备成水泥材料，能实现其在建筑工业中的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种镍矿冶金渣的处理 和利用方法。

本发明的技术方案为：

一种镍矿冶金渣的处理和利用方法，包括如下步骤：

（1）先准备两种原料。原料1为含有SiO₂和Al₂O₃的固体物质，可以是天然的岩石和矿 物，也可以是人工的产物或其它固体废物，或者它们的混合物；含SiO₂和Al₂O₃的固体原料 优选天然岩石、矿山尾矿、煤矸石、燃煤残碴、粉煤灰、陶瓷废料或冶金废碴中的一种或两种 以上；原料2为含碱金属的盐，可以是钾和/或钠的氧化物、硫化物、氢氧化物、无机酸盐和有 机酸盐的一种或两种以上的混合物（氧化物、氢氧化物等都不属于盐，但是为了方便表达， 在此统一概括成含碱金属的盐），可以直接用工业碱，也可采用各种工业废碱以进一步降低 成本。将镍矿冶金渣（或称为镍铁渣）与前述两种原料以任意方式均匀混合并研磨至细度达 到200目筛余物≤10%，然后在氧化环境中于500~1000℃充分加热（这里的充分加热，对时间 不明确限定，而以在该温度下的化学反应充分完成为判断依据），冷却后即得富硅物料；所 述的富硅物料满足如下按质量百分比计的化学组成：

SiO₂：44~63%，Al₂O₃：6~30%，K₂O+Na₂O：1~13%，其它：14~34%，所述的其它包括FeO、 Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂和SO₃中的一种或两种以上；

（2）准备与水反应生成Ca(OH)₂的钙碱原料和含CaSO₄的石膏，与水反应生成Ca(OH)₂的 钙碱原料包括生石灰、熟石灰、电石渣和各种水泥熟料但不局限于此几种；含CaSO₄的石膏 包括天然硬石膏、石膏、半水石膏、煅烧无水石膏及化工石膏但不局限于此几种；

（3）按富硅物料/钙碱原料/石膏=50~95/5~25/0~40的比例混合均匀，以任意方式研磨 至200目筛余量小于10%的细度即得水泥，比例中钙碱原料按所含CaO的质量计算，石膏按所 含CaSO₄的质量计算。

进一步地，所述富硅物料还包括天然或人工的火山灰性材料，当富硅物料中的硅 铝含量不满足上述比例时，按需要添加，以改善水泥综合性能。

本发明的有益效果在于：