一种富硅镁镍渣混凝土增强剂及镍渣增强混凝土材料制造技术

本发明专利技术公开一种富硅镁镍渣混凝土增强剂及镍渣增强混凝土材料，该混凝土增强剂由下述方法制得：用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种的混合溶液作为预处理液，将富硅镁镍渣颗料在该预处理液中浸泡0.5～6h，干燥，得到富硅镁镍渣混凝土增强剂。将该富硅镁镍渣混凝土增强剂掺入混凝土原料中，得到本发明专利技术的镍渣增强混凝土材料，其包括水泥和富硅镁镍渣混凝土增强剂，且富硅镁镍渣混凝土增强剂的掺量为水泥质量的2～10％。通过预处理液处理镍渣，能够有效控制富硅镁镍渣中MgO产生的膨胀，将此加入水泥混凝土后，能降低水泥的收缩性；同时，处理后在镍渣表面形成的晶体有利于混凝土中的其他组成形成良好的连接界面，起到增强作用，提高水泥的力学强度。

【技术实现步骤摘要】
一种富硅镁镍渣混凝土增强剂及镍渣增强混凝土材料
本专利技术涉及一种混凝土增强剂及混凝土材料，特别涉及一种富硅镁镍渣混凝土增强剂及镍渣增强混凝土材料，属于建筑材料领域。
技术介绍
镍渣是冶炼镍金属过程中排放的一种工业废渣，主要是将高温熔融状态下的镍铁渣进行水淬或风冷后得到的炉渣。按每生产1t镍产生6～16t镍渣估算，2017年我国镍渣的年产量约为200万t。由于利用途径少，技术不成熟，镍渣的年利用率不足10％，大量的镍渣未经处理就直接堆放在冶炼厂附近的露天堆场上，占用大量的土地资源，镍渣中的重金属随雨水浸出还会破坏周边生态环境。因此，镍渣的资源化利用已引起科研工作者的广泛关注。混凝土在养护和使用过程中，随着胶凝材料水化后体积减小，处于不同约束状态下的混凝土结构会因收缩产生拉应力，当其抗拉强度小于该拉应力时，就会导致混凝土整体结构的开裂，严重影响混凝土的强度和使用性能，限制了混凝土的使用范围。镍渣的化学成分因矿石来源和冶炼工艺的不同存在较大差异，其主要的化学成分包括SiO2和Fe2O3，耐磨性好，具备一定的水化活性，目前主要作为水泥的水性混合材使用，具有降低水泥成本，增加水泥产量的作用。杨鼎宜[杨鼎宜一种掺镍渣的耐磨混凝土:,CN104478368B[P].2016.]等在混凝土制备中将不同粒径的镍渣分别替代部分水泥和砂，可有效增强混凝土的强度，且工艺简单，节约资源。进一步利用镍渣高硬度的特点，通过调整镍渣的颗粒级配将其作为混凝土的粗细骨料，可有效提高混凝土的密实度和强度。但高硬度的镍渣在为混凝土提供高耐磨性的同时，也提高了破碎粉磨处理的难度和能耗，从而提高了其生产成本。富硅镁镍渣质的化学组成为SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3等，与SiO2-Fe2O3系镍渣不同，其主要化学组分为SiO2和MgO，两者总和可达80％。该镍渣碱度很低，水化活性较低。但由于富硅镁镍渣中含有游离MgO，它可能会与水泥组分发生反应生成Mg(OH)2等水化产物，体积增大，导致混凝土结构产生局部膨胀，进一步导致整体结构的开裂和强度降低。这一问题限制了富硅镁镍渣作为混凝土增强剂的应用。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种富硅镁镍渣混凝土增强剂，能一定程度上提高水泥的力学强度，并降低水泥的收缩性；另外，本专利技术还提供一种镍渣增强混凝土材料。技术方案：本专利技术所述的一种富硅镁镍渣混凝土增强剂，由下述方法制得：用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种的混合溶液作为预处理液，将富硅镁镍渣颗料在该预处理液中浸泡0.5～6h，干燥，得到富硅镁镍渣混凝土增强剂。上述预处理液中，总酸量的质量分数优选为10～30％。进一步的，富硅镁镍渣颗料与预处理液的质量比为9:1。较优的，富硅镁镍渣颗粒的比表面积为200～400m2/kg。该富硅镁镍渣颗粒可由富硅镁镍渣破碎粉磨得到。富硅镁镍渣中，SiO2的质量分数大于50％，MgO的质量分数大于20％，两者的质量分数总和大于等于80％。富硅镁镍渣颗料浸泡预处理液后，干燥方式可为烘干或自然干燥。优选的，将浸泡后的富硅镁镍渣干燥后再磨细，控制细度为80μm方孔筛筛余不超过30％，得富硅镁镍渣混凝土增强剂。本专利技术所述的一种镍渣增强混凝土材料，包括水泥和富硅镁镍渣混凝土增强剂，其中，富硅镁镍渣混凝土增强剂的掺杂量为水泥质量的2～10％。专利技术原理：本专利技术将镍渣粉磨至目标粒度，随后用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种混合溶液作为预处理液，浸泡镍渣颗料，经与富硅镁镍渣发生反应，将该镍渣中MgO部分溶解到溶液中，反应生成MgSO4和MgCO3等，这部分减少了MgO不可控的膨胀，同时使另一部分MgO(或含MgO的矿物)结构受到破坏，提高其化学反应活性，使MgO随浸泡条件的不同，其产生的膨胀得到控制，从而，将此加入水泥混凝土后，能一定程度上提高水泥的力学强度，并降低水泥的收缩性。有益效果：与现有技术相比，本专利技术存在下述优点：(1)本专利技术通过预处理液处理富硅镁镍渣颗粒，能够有效控制MgO产生的膨胀，将此加入水泥混凝土后，能一定程度上提高水泥的力学强度，并降低水泥的收缩性；(2)由于在镍渣表面形成了MgSO4和MgCO3晶体，这种新生的晶体有利于混凝土中的其他组成形成良好的连接界面，起到增强作用；(3)该富硅镁镍渣无需高温煅烧，制备工艺简单，生产能耗低，成本低廉，具有显著的经济和社会效益，为镍渣的高附价值利用提供了一条新的途径。附图说明图1为富硅镁镍渣增强混凝土的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术的一种富硅镁镍渣混凝土增强剂，由下述方法制得：用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种的混合溶液作为预处理液，将富硅镁镍渣颗料在该预处理液中浸泡0.5～6h，干燥，得到富硅镁镍渣混凝土增强剂。预处理液中，总酸量的质量分数为10～30％。浸泡时，富硅镁镍渣颗料与预处理液的质量比为9:1。其中，富硅镁镍渣颗粒的比表面积为200～400m2/kg。该富硅镁镍渣颗粒可由富硅镁镍渣破碎粉磨得到；富硅镁镍渣原料中，SiO2的质量分数大于50％，MgO的质量分数大于20％，两者总和大于等于80wt％。富硅镁镍渣颗料浸泡预处理液后，可烘干或自然干燥，干燥后再磨细，控制富硅镁镍渣混凝土增强剂的细度为80μm方孔筛筛余不超过30％。将上述富硅镁镍渣混凝土增强剂掺杂到混凝土中，可得到本专利技术的镍渣增强混凝土材料；富硅镁镍渣混凝土增强剂掺量为混凝土中水泥质量的2～10％。以下通过实施例1～7对本专利技术技术方案进行说明。先制备得到本专利技术的富硅镁镍渣混凝土增强剂，然后将其用于混凝土制备，并测试制得的镍渣增强混凝土试件的性能。具体操作过程如下：(1)制备富硅镁镍渣混凝土增强剂将富硅镁镍渣先破碎后进行粉磨，控制其比表面积至200～400m2/kg，随后置入稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种溶液中浸泡，总酸量的质量分数为10～30％，镍渣与溶液的质量比为9:1，控制浸泡时间(0.5～6h)、总酸量的质量分数(10～30％)为试验变量进行养护。将浸泡后的富硅镁镍渣烘干或自然干燥再磨细，控制细度为80μm方孔筛筛余不超过30％，得到一种富硅镁镍渣混凝土增强剂。(2)制备富硅镁镍渣增强混凝土试件根据设定的比例准确称量各原料组分，控制浸泡处理后的富硅镁镍渣的掺量为水泥质量的2～10％，按常规混凝土抗压强度试块制备和养护方法，制成50mm×150mm×150mm，养护28天，测定抗压强度；同时制成100mm×100mm×515mm的混凝土坯体，在水中养护7天再在空气中养护至28天，测试养护28d限制膨胀率。实施例1～7中，采用的原料富硅镁镍渣的组分含量如下表1：表1富硅镁镍渣的主要化学组成(wt％)实施例1将富硅镁镍渣进行破碎粉磨处理至比表面积为200m2/kg，随后置入稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种溶液中浸泡，总酸量的的质量分数为10％，镍渣与溶液的质量比为9：1，浸泡时间0.5h。将浸泡后的富硅镁镍渣取出进行烘干，再次粉磨，控制细度为80um方孔筛筛余不超过30％，得到一种富硅镁镍渣混凝土增强剂。以浸泡混合溶液后的富硅镁镍渣作为增强剂，进行混凝土制备。包括以下质量份数的组分：将各原料组分混合均匀，采用捣棒人工捣实制备得到边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富硅镁镍渣混凝土增强剂，其特征在于，该混凝土增强剂由下述方法制得：用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种的混合溶液作为预处理液，将富硅镁镍渣颗料在该预处理液中浸泡0.5～6h，干燥，得到富硅镁镍渣混凝土增强剂。

【技术特征摘要】
1.一种富硅镁镍渣混凝土增强剂，其特征在于，该混凝土增强剂由下述方法制得：用稀硫酸、醋酸、碳酸中的一种或几种的混合溶液作为预处理液，将富硅镁镍渣颗料在该预处理液中浸泡0.5～6h，干燥，得到富硅镁镍渣混凝土增强剂。2.根据权利要求1所述的富硅镁镍渣混凝土增强剂，其特征在于，所述预处理液中，总酸量的质量分数为10～30％。3.根据权利要求1所述的富硅镁镍渣混凝土增强剂，其特征在于，所述富硅镁镍渣颗料与预处理液的质量比为9:1。4.根据权利要求1所述的富硅镁镍渣混凝土增强剂，其特征在于，所述富硅镁镍渣颗粒的比表面积为200～400m2/kg。5.根据权利要求1所述的富...

【专利技术属性】
技术研发人员：仓定龙，侯贵华，陈思佳，姚恒山，嵇蔚冰，李晨钟，刘俊，王军卫，姚庚，王学为，高峰，杨华筛，成海翔，朱育金，陈龙，顾威桥，朱珠，陈爱，仓东婷，仓东芝，卞连玉，
申请(专利权)人：盐城市国泰混凝土有限公司，仓定龙，
类型：发明
国别省市：江苏,32