本發(fā)明涉及硅酸鹽水泥及其混凝土生產(chǎn)技術(shù)和鋼鐵冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?。
背景技術(shù)：
：赤泥是鋁土礦提取氧化鋁后所形成的殘?jiān)?，該渣中富含三氧化二鐵、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣和氧化鈉等化學(xué)組分。每生產(chǎn)1噸氧化鋁，大約產(chǎn)生0.8-2.0噸赤泥。目前全世界每年產(chǎn)生赤泥約9000萬噸，其中，在中國有近3000萬噸產(chǎn)生。目前全世界只有極少部分的赤泥被綜合利用，絕大部分仍然是送往堆場(chǎng)露天堆存，既占用了大量土地，耗費(fèi)了大量資金，又易使大量廢堿液滲透到附近農(nóng)田，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表地下水源，危害環(huán)境和人體健康。紅土鎳礦是鎳含量為0.7-4.0%，鐵含量為10-50%，鉻含量為0.05-2.0%的礦砂，可將其開發(fā)生產(chǎn)含鎳生鐵用于生產(chǎn)不銹鋼。現(xiàn)有處理紅土鎳礦工藝中，火法冶煉因具有流程短、工藝成熟等優(yōu)勢(shì)，已成為紅土鎳礦冶煉的主流工藝。從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，紅土鎳礦還原熔煉生產(chǎn)鐵鎳合金的生產(chǎn)和研究都是僅以紅土鎳礦為主要原料，配加還原劑、熔劑和少量添加劑來實(shí)施的，還未見報(bào)道有通過添加某種固體殘?jiān)鼇韮?yōu)化其生產(chǎn)工藝的研究。以紅土鎳礦為主要原料還原熔煉生產(chǎn)鐵鎳合金的生產(chǎn)生產(chǎn)工藝副產(chǎn)的礦熱爐渣，其化學(xué)組成中具有較高的氧化鎂和較低的氧化鈣，其潛在的水化活性較低。根據(jù)重慶大學(xué)的萬朝均等在《重慶大學(xué)學(xué)報(bào)》2010年第一期的報(bào)到，機(jī)械激發(fā)可以提高了鎳鐵合金礦熱爐渣的自身活性,但并不足以對(duì)整個(gè)膠凝體系抗壓強(qiáng)度的提高有明顯貢獻(xiàn),尚需采取進(jìn)一步的活化措施；桂林理工大學(xué)的陳平等在《混凝土》2014年第五期上報(bào)到稱：以比表面積為445㎡/kg的礦熱爐渣微粉等量替代50%的水泥進(jìn)行活性指數(shù)對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明，礦熱爐渣的7天和28天的活性指數(shù)分別為36.9%和50.4%，說明礦熱爐渣微粉的火山灰活性較差，作為摻合料時(shí)需嚴(yán)格控制其摻量或者與其他摻合料復(fù)摻。馬明生等在《中國有色冶金》2014年第五期上報(bào)到了國內(nèi)外鎳鐵冶煉渣顯熱的回收利用的現(xiàn)狀和資源化利用的進(jìn)展，日本等國主要將鎳鐵冶煉渣用于生產(chǎn)巖棉、化肥和瀝青混凝土骨料，部分用于造船廠的噴砂原料；前蘇聯(lián)主要將其用于生產(chǎn)無機(jī)纖維；希臘也有將其作為礦渣水泥混合材、混凝土細(xì)骨料、陶瓷原料和防火磚的生產(chǎn)等。我國也有部分企業(yè)將其用于制備造紙和保溫材料。希臘也有將其用于地質(zhì)聚合物的報(bào)到。上述的利用途徑并未能有效解決鎳鐵冶煉渣的資源化利用問題，造成現(xiàn)有鎳鐵冶煉渣大量堆存的現(xiàn)狀。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?，目標(biāo)是采用活化前置技術(shù)，在鎳鐵冶煉過程中，通過改變?cè)虾驼{(diào)整輔料品種和比例，大幅提高鎳鐵冶煉渣的水化活性，促進(jìn)鎳鐵冶煉渣在水泥及其混凝土生產(chǎn)過程中的利用量，解決鎳鐵冶煉渣堆存的問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?，其特征在于，所述方法包括如下步驟：步驟一、配料：原料中包含有赤泥、紅土鎳礦、焦粉和石灰類；赤泥、紅土鎳礦、焦粉和石灰類的質(zhì)量配比為：赤泥：紅土鎳礦：焦粉：石灰類=10-100：60-100：0-50：0-80；步驟二、礦熱爐還原熔煉：將步驟一配成的原料制成的團(tuán)塊送入礦熱爐內(nèi)還原熔煉，經(jīng)預(yù)造渣、熔化、還原，完成渣鐵分離，形成爐渣層，爐渣定期從渣口放出并經(jīng)水淬或風(fēng)冷?；?，制得活性礦熱爐?；Ｒ陨纤龅某嗄酁殇X土礦提取氧化鋁后所形成的殘?jiān)?；所述的紅土鎳礦為鎳含量為0.7-4.0%的礦砂。以上所述的活性礦熱爐?；侵妇哂兴钚?，可作為水泥生產(chǎn)用混合材或混凝土生產(chǎn)用摻合料使用；經(jīng)淬冷工序獲得的礦熱爐粒化渣，水淬后礦熱爐?；牟Ａ嗪吭?0-100%。以上所述的礦熱爐?；瘜W(xué)組分的質(zhì)量百分比為二氧化硅10-40%、三氧化二鋁10-40%、三氧化二鐵1-25%、氧化鈣1-60%、氧化鎂1-20%、余量為其他雜質(zhì)。本發(fā)明的原理是在鎳鐵冶煉過程中，加入了另一種鈣和鈉含量相對(duì)較高的含鐵工業(yè)廢渣赤泥，作為鎳鐵生產(chǎn)的鐵質(zhì)原料。赤泥的使用，一方面解決赤泥的堆放問題，另一方面改善鎳鐵冶煉過程，促進(jìn)渣鐵分離，而且改變了鎳鐵冶煉渣的化學(xué)組成和礦物組成，提高了鎳鐵冶煉渣的水化活性；通過改變?cè)虾驼{(diào)整輔料品種和比例，為了獲得較高的水化活性鎳鐵冶煉渣，除了利用赤泥代替紅土鎳礦外，在配料方案中引入氧化鈣含量較高的礦石，包括石灰石、生石灰等，在不影響鎳鐵冶煉工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適當(dāng)提高鎳鐵冶煉渣的氧化鈣含量，達(dá)到提高鎳鐵冶煉渣水化活性的目的；改變鎳鐵冶煉渣的冷卻工藝，提高鎳鐵冶煉渣中玻璃相含量，使得鎳鐵冶煉渣水化活性提高。本發(fā)明采用礦熱爐直接還原熔煉法，在配料中加入赤泥、紅土鎳礦、焦粉、石灰類等物料，通過比較赤泥和紅土鎳礦的化學(xué)成分和特性，合理配比，便可得到比較理想的堿度，從而起到降低混合料熔點(diǎn)，使渣與金屬密度差異大，增強(qiáng)金屬與渣的流動(dòng)性，有利于渣與金屬分離，強(qiáng)化紅土鎳礦的還原焙燒；赤泥和石灰的加入，大幅度提高了鎳鐵冶煉渣的水化活性；在冷卻過程中通過快速冷卻?；夹g(shù)，有效的提高了鎳鐵冶煉渣中玻璃相的含量，起到了進(jìn)一步提高鎳鐵冶煉渣的水化活性，同時(shí)為后續(xù)機(jī)械活化奠定了基礎(chǔ)。所以，本發(fā)明的方法是一種有效提高鎳鐵冶煉渣的新技術(shù)，為鎳鐵冶煉渣的資源化利用找到了新出路。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是：1、本發(fā)明的制備方法是在鎳鐵冶煉過程中，加入了另一種鈣和鈉含量相對(duì)較高的含鐵工業(yè)廢渣赤泥，作為鎳鐵生產(chǎn)的鐵質(zhì)原料，赤泥的使用，一方面解決赤泥的堆放問題，另一方面改善鎳鐵冶煉過程，促進(jìn)渣鐵分離，而且改變了鎳鐵冶煉渣的化學(xué)組成和礦物組成，提高了鎳鐵冶煉渣的水化活性。2、本發(fā)明通過改變?cè)虾驼{(diào)整輔料品種和比例，獲得較高的水化活性鎳鐵冶煉渣；除了利用赤泥代替紅土鎳礦外，在配料方案中引入氧化鈣含量較高的礦石，包括石灰石、生石灰等，在不影響鎳鐵冶煉工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，適當(dāng)提高鎳鐵冶煉渣的氧化鈣含量，達(dá)到提高鎳鐵冶煉渣水化活性的目的。3、本發(fā)明通過改變鎳鐵冶煉渣的冷卻工藝，提高鎳鐵冶煉渣中玻璃相含量，使得鎳鐵冶煉渣水化活性提高。4、本發(fā)明降低了鎳鐵礦資源的消耗，為赤泥的有效利用提供了新的利用途徑，提高了鎳鐵冶煉渣的水化活性，為鎳鐵冶煉渣的規(guī)模利用提供了新方法。附圖說明圖1是本發(fā)明的利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐粒化渣的工藝流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐粒化渣作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?，其中，所述方法包括如下步驟：1）所選原料為赤泥、紅土鎳礦和焦粉。赤泥的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Fe2O332.96%、Al2O317.25%、CaO14.73%、SiO212.81%、Na2O4.06%；紅土鎳礦的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Fe16.62%、Ni1.70%、MgO17.18%、CaO0.31%、SiO240.12%、Cr2O30.86%；焦粉中含固定碳65.02%、SiO213.88%、CaO2.96%；石灰中的CaO含量大于95%，硅酸鈉中Na2SiO3≥96%。2）按照質(zhì)量比為赤泥：紅土鎳礦：焦粉：石灰：硅酸鈉=100：60：10：8：3.4的配比進(jìn)行配料，制成干燥團(tuán)塊。3）將由上述步驟制得的干燥團(tuán)塊送入150kW礦熱爐進(jìn)行直接還原熔煉，還原溫度升至1450-1550℃，保溫5-10min后出渣，冷卻，制得活性礦熱爐?；牟Ａ嗪?3.1%,化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為SiO221.2%、Al2O329.4%、Fe2O38.7%、CaO23.0%、MgO2.7%、TiO24.2%、Na2O3.9%和其它雜質(zhì)4.8%。4）所得的活性礦熱爐?；?jīng)磨細(xì)，在水泥制成中摻入40%代替硅酸鹽熟料，經(jīng)活性系數(shù)檢測(cè)，7天和28天的活性指數(shù)分別為36.9%和50.4%。實(shí)施例2本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?，其中，所述方法包括如下步驟：1）所選原料為赤泥、紅土鎳礦和焦粉；赤泥的主要化學(xué)成分及質(zhì)量比分比為：Fe2O332.96%、Al2O317.25%，CaO14.73%、SiO212.81%、Na2O4.06%；紅土鎳礦的主要化學(xué)成分及質(zhì)量比分比為：Fe16.62%、Ni1.70%、MgO17.18%、CaO0.31%、SiO240.12%、Cr2O30.86%；焦粉中含固定碳65.02%、SiO213.88%、CaO2.96%；硅酸鈉中含Na2SiO3≥96%。2）按照質(zhì)量比為赤泥：紅土鎳礦：焦粉：硅酸鈉=20：80：10：2.4的配比進(jìn)行配料，制成干燥團(tuán)塊。3）將由上述步驟制得的干燥團(tuán)塊送入150kW礦熱爐進(jìn)行直接還原熔煉，還原溫度升至1550-1650℃，保溫5-10min后出渣，經(jīng)過水淬冷卻，制得活性礦熱爐粒化渣的玻璃相含量92.7%,化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為SiO216.9%、Al2O323.7%、Fe2O318.6%、CaO13.4%、MgO3.6%、TiO25.1%、MnO2.1%、Na2O1.9%和其它雜質(zhì)5.3%。4）所得的活性礦熱爐?；?，經(jīng)磨細(xì)，在水泥制成中摻入40%代替硅酸鹽熟料，經(jīng)活性系數(shù)檢測(cè)，7天和28天的活性指數(shù)分別為80.9%和89.4%。實(shí)施例3本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐?；姆椒?，其中，所述方法包括如下步驟：1）所選原料為赤泥、紅土鎳礦、石灰石和焦粉；赤泥的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Fe2O332.96%、Al2O317.25%、CaO14.73%、SiO212.81%、Na2O4.06%；紅土鎳礦的主要化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：含F(xiàn)e16.62%，含Ni1.70%，MgO17.18%，CaO0.31%，SiO240.12%，Cr2O30.86%；焦粉中含固定碳65.02%，SiO213.88%，CaO2.96%；石灰石中的CaCO3含量大于97%，硅酸鈉中Na2SiO3≥96%。2）按照質(zhì)量比為赤泥：紅土鎳礦：焦粉：石灰石：硅酸鈉=10：100：5：9：1.8的配比進(jìn)行配料，制成干燥團(tuán)塊。3）將由上述步驟制得的干燥團(tuán)塊送入150kW礦熱爐進(jìn)行直接還原熔煉，還原溫度升至1550℃，保溫10min后出渣，經(jīng)水淬冷卻，制得活性礦熱爐?；牟Ａ嗪?5.8%,化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為SiO221.2%、Al2O329.4%、Fe2O38.7%、CaO23.0%、MgO2.7%、TiO24.2%、Na2O3.9%和其它雜質(zhì)4.8%。4）所得的活性礦熱爐粒化渣，經(jīng)磨細(xì)，在水泥制成中摻入40%代替硅酸鹽熟料，經(jīng)活性系數(shù)檢測(cè)，7天和28天的活性指數(shù)分別為98.9%和100.4%。實(shí)施例4本發(fā)明利用赤泥和紅土鎳礦制備副產(chǎn)活性礦熱爐粒化渣的方法，其中，所述方法包括如下步驟：1）所選原料為赤泥、紅土鎳礦、焦粉、膨潤土和石灰石，各原料的主要化學(xué)成份組成如表1所示：表1各原料主要化學(xué)成份（wt%）名稱FeNiSiO2CaOAl2O3MgONa2OCr2O3固定碳赤泥18.88/10.0415.9016.21/2.56//紅土鎳礦13.402.6242.010.532.5019.98/0.95/焦粉2.34/12.643.127.52///69.82膨潤土4.53/63.221.4117.473.421.02//石灰石0.05/2.1552.400.622.380.13//2）按照質(zhì)量比為赤泥：紅土鎳礦：焦粉：膨潤土：石灰石=100：100：12：4：15的配比進(jìn)行配料，混合均勻，并配加適量水，用圓盤造球機(jī)制成直徑約為15mm的球團(tuán)后經(jīng)回轉(zhuǎn)窯干燥。3）將由上述步驟制得的干燥球團(tuán)送入9000kw礦熱爐進(jìn)行直接還原熔煉，還原溫度約為1600℃，得到渣經(jīng)空氣冷卻，制得活性礦熱爐粒化渣的玻璃相含量95.8%,化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為SiO242.1%、Al2O315.2%、Fe2O33.6%、CaO18.3%、MgO15.3%和其它雜質(zhì)0.7%。4）所得的活性礦熱爐粒化渣，經(jīng)磨細(xì)，在水泥制成中摻入40%代替硅酸鹽熟料，經(jīng)活性系數(shù)檢測(cè)，7天和28天的活性指數(shù)分別為85.9%和92.6%。本發(fā)明制備的礦熱爐粒化渣作為水泥生產(chǎn)用混合材的活化指數(shù)：實(shí)施例7d活化指數(shù)28d活化指數(shù)136.9%50.4%280.9%89.4%398.9%100.4%485.9%92.6%注：活化指數(shù)是混合材具有的潛在水化活性高低的定量指標(biāo)值，此值越大，表明混合材的活性越高。具體檢測(cè)方法是：在P?I型硅酸鹽水泥中加入一定量的混合材，在標(biāo)準(zhǔn)成型、養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度檢測(cè)條件下測(cè)得的28天強(qiáng)度值與相同P?I型硅酸鹽水泥強(qiáng)度的百分比值。以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁1 2 3