一种镍铁渣骨料的处理方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种镍铁渣骨料的改性处理方法。
背景技术
镍铁渣是在1000~1600℃熔炼红土镍矿过程中产生的一种工业副产品，根据其生产工艺可以分为高炉镍渣和电弧炉镍渣。目前我国大部分镍渣均为电弧炉镍渣，部分厂家的冶炼温度在1000~1200℃。由于炼镍产渣量较大，每冶炼一吨红土镍矿约产生0.95吨镍渣，每年的产量约为3000万吨，而其利用率非常低，仅有12%左右，目前应用比较多的两个方向一个是用作混凝土骨料，一个是用作混凝土辅助胶凝材料。
但是由于镍铁渣在水淬过程中，镍铁渣中留下了较多的孔隙，这使得镍铁渣骨料的压碎值较高。另外，由于水淬的作用，镍铁渣颗粒表面活性较高，使得镍铁渣在作为骨料使用时，存在碱骨料反应的风险，从而容易造成混凝土的开裂。目前针对镍铁渣骨料压碎值高、具有潜在碱骨料反应的风险这两个问题，还没有解决办法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种镍铁渣骨料的处理方法，通过处理，破坏镍铁渣骨料表面的气孔以及活性成分，解决了镍铁渣骨料压碎值高、具有潜在碱骨料反应的问题，同时，经过本发明处理的镍铁渣骨料磨细后用作掺合料，可提高水泥混凝土的强度，同时提高水泥和骨料之间的粘结力。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种镍铁渣骨料的处理方法，处理步骤如下：
（1）将镍铁渣骨料浸泡于氢氧化钠与水玻璃的混合水溶液中；
（2）调整步骤（1）所得的混合溶液的温度至40~60℃，并保温1~6小时；
（3）保温结束后，快速搅拌10~60s；
（4）再加入碳酸钠与水泥粉，搅拌均匀；
（5）静止沉淀1~2h并分离获得沉淀与澄清液；
（6）将沉淀中粒径大于5mm镍铁渣骨料筛分出，并自然风干，用作混凝土骨料；将沉淀中粒径小于5mm部分烘干并磨细用作混凝土掺合料；将澄清液用作碱激发材料拌合水。
本发明的进一步改进方案为：
所述步骤（1）中镍铁渣骨料、氢氧化钠、水玻璃以及水的质量份分别为100~200份、20~50份、50~80份以及800~1000份。
所述步骤（4）中碳酸钠与水泥粉的质量份分别为10~20份与10~30份。
所述步骤（6）中混凝土掺合料的比表面积大于450m2/kg。
所述步骤（3）中快速搅拌时，搅拌机的搅拌速度为1-5转/秒。
本发明的有益效果为：
1）本发明将镍铁渣骨料置于氢氧化钠与水玻璃溶液中，通过加热加速了碱与镍铁渣骨料表面的活性SiO2的反应，避免了镍铁渣骨料用在混凝土中发生碱骨料反应。
2）本发明在快速搅拌过程，镍铁渣骨料在相互碰撞过程中会脱落表层，这一方面会破碎掉镍铁渣骨料表面的气孔，降低了镍铁渣的压碎值；另外，搅拌的过程同时会破坏掉镍铁渣表面的活性成分，使镍铁渣的惰性部分裸露在外层，进而降低了镍铁渣发生碱骨料反应的风险。
3）镍铁渣表面的活性成分与氢氧化钠以及水玻璃反应形成的凝胶类产物沉淀烘干并磨细后用作掺合料，可以当做混凝土水化产物的晶种，促进水化。同时，少量的碳酸钠与水泥粉在水溶液中同样会形成微纳米级别的碳酸钙，同样可以作为晶种促进水泥水化，提高水泥混凝土强度。而上述凝胶类产物以及微纳米级别碳酸钙沉积在镍铁渣骨料表面同样可以加速水泥颗粒在镍铁渣骨料表面水化，提高水泥与骨料之间的粘结力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的介绍。
实施例1：
称取镍铁渣骨料100份、氢氧化钠20份、水玻璃50份、水800份、碳酸钠10份、水泥粉10份备用；
镍铁渣骨料的处理步骤如下：
（1）将镍铁渣骨料浸泡于氢氧化钠与水玻璃的混合水溶液中；
（2）调整步骤（1）所得的混合溶液的温度至40℃，并保温6小时；
（3）保温结束后，在5转/秒的搅拌速度下快速搅拌10s；
（4）再加入碳酸钠与水泥粉，搅拌均匀；
（5）静止沉淀1h并分离获得沉淀与澄清液；
（6）将沉淀中粒径大于5mm镍铁渣骨料筛分出，并自然风干，用作混凝土骨料；将沉淀中粒径小于5mm部分烘干并磨细至比表面积大于450m2/kg用作混凝土掺合料；将澄清液用作碱激发材料拌合水。
实施例2：
称取镍铁渣骨料200份、氢氧化钠50份、水玻璃80份、水1000份、碳酸钠20份、水泥粉30份备用；
镍铁渣骨料的处理步骤如下：
（1）将镍铁渣骨料浸泡于氢氧化钠与水玻璃的混合水溶液中；
（2）调整步骤（1）所得的混合溶液的温度至60℃，并保温1小时；
（3）保温结束后，在1转/秒的搅拌速度下快速搅拌60s；
（4）再加入碳酸钠与水泥粉，搅拌均匀；
（5）静止沉淀2h并分离获得沉淀与澄清液；
（6）将沉淀中粒径大于5mm镍铁渣骨料筛分出，并自然风干，用作混凝土骨料；将沉淀中粒径小于5mm部分烘干并磨细至比表面积大于450m2/kg用作混凝土掺合料；将澄清液用作碱激发材料拌合水。
实施例3：
称取镍铁渣骨料120份、氢氧化钠30份、水玻璃60份、水900份、碳酸钠15份、水泥粉20份备用；
镍铁渣骨料的处理步骤如下：
（1）将镍铁渣骨料浸泡于氢氧化钠与水玻璃的混合水溶液中；
（2）调整步骤（1）所得的混合溶液的温度至50℃，并保温5小时；
（3）保温结束后，在3转/秒的搅拌速度下快速搅拌50s；
（4）再加入碳酸钠与水泥粉，搅拌均匀；
（5）静止沉淀2h并分离获得沉淀与澄清液；
（6）将沉淀中粒径大于5mm镍铁渣骨料筛分出，并自然风干，用作混凝土骨料；将沉淀中粒径小于5mm部分烘干并磨细至比表面积大于450m2/kg用作混凝土掺合料；将澄清液用作碱激发材料拌合水。
实施例4：
称取镍铁渣骨料100份、氢氧化钠50份、水玻璃80份、水1000份、碳酸钠20份、水泥粉10份备用；
镍铁渣骨料的处理步骤如下：
（1）将镍铁渣骨料浸泡于氢氧化钠与水玻璃的混合水溶液中；
（2）调整步骤（1）所得的混合溶液的温度至60℃，并保温6小时；
（3）保温结束后，在4转/秒的搅拌速度下快速搅拌60s；
（4）再加入碳酸钠与水泥粉，搅拌均匀；
（5）静止沉淀2h并分离获得沉淀与澄清液；
（6）将沉淀中粒径大于5mm镍铁渣骨料筛分出，并自然风干，用作混凝土骨料；将沉淀中粒径小于5mm部分烘干并磨细至比表面积大于450m2/kg用作混凝土掺合料；将澄清液用作碱激发材料拌合水。
对比例：
未经处理的原状镍铁渣骨料
对比例普通碱激发混凝土的配合比：为矿渣粉300份、普通镍铁渣粉料200份、氢氧化钠30份、硅酸钠40份、原状未处理镍铁渣细骨料700份、原状未处理镍铁渣粗骨料1100份、水170份、减水剂15份。
采用实施方式1至4制备的骨料、掺合料、拌合水代替对比例中的骨料、镍铁渣粉与水，得到混凝土的性能。
实施方式1至4与对比例的性能考核参照《标准普通混凝土力学试验方法》（GB/T50081-2002）和标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T%2050082-2009）、《建设用砂》（GB/T%2014684-2011）和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ%2052-2006）执行。
实施方式1至4和对比例的主要性能指标见表1。
表1
由表1可见，与原状未经处理的镍铁渣骨料（对比例）相比，采用本发明工艺处理的镍铁渣骨料，压碎值低，快速碱硅反应膨胀率低，用本发明材料制备的混凝土强度更高。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
