一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料的制作方法

1.本发明属于环境及建筑材料领域，具体涉及一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料。


背景技术：

2.水泥是现代土木工程建设的基础原材料之一，大量应用于房屋、道路、桥梁等工程建设。据统计，2020年我国水泥产量为23.8亿吨，水泥的应用为我国基础工程建设作出了巨大贡献。与此同时，水泥生产需大量消耗石灰石、粘土等自然资源，且排放大量粉尘和co2，对生态环境的影响较大。
3.镍铁渣是冶炼镍铁合金产生的工业固体废弃物，具有排放量大、利用率低的特点，大量排放的镍铁渣未得到有效利用，不但占用土地资源，且对空气、土壤、水源等生态环境造成污染。实现镍铁渣在水泥工业的资源化利用，不但可减小水泥生产对自然资源的消耗，且有利于环境保护，社会效益显著。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，有效降低水泥生产对自然资源的消耗，实现镍铁渣的资源化利用，符合我国建材工业可持续发展战略要求。
5.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其特征在于其由以下重量份的原料配置后搅拌均匀而成：活性风冷镍铁渣粉10~40份、水泥熟料57.3~85.5份、石膏2.7~4.5份；所述的风冷镍铁渣中sio2质量含量≥50%、mgo质量含量≥25%、fe2o3质量含量≥6%、al2o3的质量含量≥4%；所述的活性风冷镍铁渣粉的制备按以下步骤进行：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与无机酸溶液混合后加热；步骤3）将加热后的混合浆体多次洗涤；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离、烘干，制得活性镍铁渣粉。
6.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其进一步的技术方案是步骤2）中，所述的无机酸溶液是质量分数为3%~9%的硫酸溶液，所述的加热时间为3~30h，所述的加热温度为50~95℃。
7.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其进一步的技术方案是步骤3）中，所述洗涤的冲洗次数为2~4次。
8.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其进一步的技术方案是步骤4）中，所述的烘干温度为105~300℃。
9.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其进一步的技术方案是所述的
石膏为脱硫石膏。
10.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，其进一步的技术方案是所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体细度均应满足以下条件：粉体经80μm方孔筛筛余不大于10%。
11.本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，所述的水泥材料由活性风冷镍铁渣粉、水泥熟料和石膏按比例配置后搅拌均匀而成。
12.与现有技术相比，本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料具有以下有益效果：（1）镍铁渣利用率高，有助于镍铁渣堆放占用土地、污染环境等问题的解决；有效降低水泥生产对石灰石、粘土等自然资源的消耗，保护自然资源；大幅降低水泥生产过程中粉尘和co2等污染物的排放，保护生态环境。
13.（2）镍铁渣作为水泥生产原材料，降低了水泥熟料用量，节约水泥生产成本；且制备工艺简单，对生产设备要求低，便于操作。
14.（3）制备的水泥材料性能稳定，水泥质量有保证。
具体实施方式
15.以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
16.一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，由以下重量份的原料配置后搅拌均匀而成：活性风冷镍铁渣粉10~40份、水泥熟料57.3~85.5份、石膏2.7~4.5份；风冷镍铁渣中sio2质量含量≥50%、mgo质量含量≥25%、fe2o3质量含量≥6%、al2o3的质量含量≥4%，所述的活性风冷镍铁渣粉的制备按以下步骤进行：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与质量分数为3%~9%的硫酸溶液混合后，在50~95℃温度条件下加热3~30h；步骤3）将加热后的混合浆体冲洗2~4次；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离，并在105~300℃温度条件下烘干，制得活性镍铁渣粉。
17.石膏为脱硫石膏。
18.水泥熟料和脱硫石膏的粉体细度均应满足以下条件：粉体经80μm方孔筛筛余不大于10%。
19.实施例1：一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，由以下重量的原料混合后搅拌均匀配制而成：活性风冷镍铁渣粉1kg，水泥熟料8.55kg，脱硫石膏0.45kg。
20.上述活性镍铁渣粉的制备包括以下步骤：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与质量分数为3%的硫酸溶液混合后，在95℃温度条件下加热30h；步骤3）将加热后的混合浆体冲洗2次；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离，并在105温度条件下烘干，制得活性镍铁渣粉。
21.实施例2：一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，由以下重量的原料混合后搅拌均匀配制而成：活性风冷镍铁渣粉2kg，水泥熟料7.61kg，脱硫石膏0.39kg。
22.上述活性镍铁渣粉的制备包括以下步骤：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与质量分数为5%的硫酸溶液混合后，在80℃温度条件下加热20h；步骤3）将加热后的混合浆体冲洗3次；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离，并在240℃温度条件下烘干，制得活性镍铁渣粉。
23.实施例3：一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，由以下重量的原料混合后搅拌均匀配制而成：活性风冷镍铁渣粉3kg，水泥熟料6.67kg，脱硫石膏0.33kg。
24.上述活性镍铁渣粉的制备包括以下步骤：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与质量分数为7%的硫酸溶液混合后，在65℃温度条件下加热10h；步骤3）将加热后的混合浆体冲洗4次；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离，并在160℃温度条件下烘干，制得活性镍铁渣粉。
25.实施例4：一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料，由以下重量的原料混合后搅拌均匀配制而成：活性风冷镍铁渣粉4kg，水泥熟料5.73kg，脱硫石膏0.27kg。
26.活性镍铁渣粉的制备包括以下步骤：步骤1）将风冷镍铁渣用颚式破碎机进行破碎处理，再用球磨机进行磨细处理，物料过200目筛后得到镍铁渣粉；步骤2）将制得的镍铁渣粉与质量分数为9%的硫酸溶液混合后，在50℃温度条件下加热3h；步骤3）将加热后的混合浆体冲洗4次；步骤4）将洗涤后的混合浆体液固分离，并在300℃温度条件下烘干，制得活性镍铁渣粉。
27.将实施例1~4中制得的四个不同配比的水泥材料搅拌均匀，按照《gb/t 17671-1999 水泥胶砂强度检验方法(iso法)》对水泥性能进行检测，检测的性能结果见表1。
28.表1 制备水泥材料的性能检测结果由表1数据可以看出，利用活性镍铁渣粉制备水泥材料的性能较好。当活性镍铁渣粉掺量≤40%时，水泥石28d的抗压强度和抗折强度均达到《gb 175-2007通用硅酸盐水泥》中32.5强度等级水泥的强度要求；当活性镍铁渣粉掺量≤30%时，水泥石28d的抗压强度和抗折强度均达到《gb 175-2007通用硅酸盐水泥》中42.5强度等级水泥的强度要求。
29.因此，本发明的一种利用风冷镍铁渣粉制备的水泥材料具有较高的应用价值。同时，本发明的水泥材料大量消耗镍铁渣，不但降低工业固体废弃物对环境的污染，而且减少水泥生产对自然资源的消耗，社会效益和环境效益明显。
30.本发明涉及的其他未说明部分与现有技术相同。