一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板及其制备方法与流程

1.本发明属于固废资源化综合利用技术领域，具体涉及一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板及其制备方法。


背景技术：

2.镍铁渣是冶炼镍铁合金过程中排放的工业固体废弃物。随着我国冶炼镍铁合金规模逐步扩大，镍铁渣排放量也逐渐增大，仅广东省内的镍铁渣年排放量已超百万吨。但是，目前镍铁渣的综合利用程度较低，如广东省内镍铁渣综合利用率仅为20％左右；绝大部分镍铁渣仍采用堆存处理，这导致重金属镍离子会随雨水渗透到地下水、土壤中，既占用土地，还会对周边的环境造成一定的影响，如不进行妥善处置，就会成为潜在的环境隐患。
3.镍铁渣的化学组成中以sio2、mgo和fe2o3为主；其中mgo的含量往往高达25％以上，属于典型的高镁固废，矿物组成多以镁橄榄石相形式存在，占比高达75％。镍铁渣具有活性低、稳定性差、综合利用渠道少、利用成本高的特点。
4.硅酸钙板是以硅质材料和钙质材料为主要原料，或掺加其它辅助材料，经过混合制浆、压制成型、蒸压养护等工艺流程制成的板材，具有防火、防潮、隔音、隔热等优点，被广泛应用于高层和公共建筑物的防火隔墙板、吊顶板、防火门等领域。


技术实现要素：

5.本发明目的之一在于提供一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板，该硅酸钙板满足jc/t564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》标准要求，实现镍铁渣的减量化和高值化利用。
6.本发明目的之二在于提供上述硅酸钙板的制备方法。
7.本发明的第一目的是通过以下技术方案来实现的：
8.一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板，其特征是，包括镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维；且按所述镍铁酸浸渣和所述钙质原料的质量总和为100％计，所述镍铁酸浸渣质量占50～80％，所述钙质原料质量占20～50％。
9.所述的镍铁酸浸渣为镍铁渣经过包括酸溶液浸泡和固液分离的预处理所得。
10.本发明的镍铁酸浸渣为镍铁渣经过酸浸、固液分离产生的二次渣，作用机理为：在酸性条件下，镁橄榄石表面金属阳离子和硅酸盐基团发生溶解，mg-o键发生断裂，镁离子溶解进入溶液，且镍离子和铁离子等有价金属离子也被大量浸出进入溶液，因此得到的镍铁酸浸渣是以高度集中的sio2为主的优质硅质原料。经过大量实验确定，本发明以镍铁酸浸渣、钙质原料为主料，增强纤维为辅助原料，制备出的硅酸钙板性能指标满足标准要求。
11.进一步地，本发明所述钙质原料为石灰、磷石膏及电石渣的一种或多种，且有效cao含量不小于85％，细度大于250目。
12.上述的石灰是一种含钙无机材料，主要由氧化物和氢氧化物组成；磷石膏是磷化工业的副产品；电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。
13.进一步地，本发明所述的增强纤维为玻璃纤维、纤维素、镁石纤维中的一种或以上，其添加量是所述镍铁酸浸渣和钙质原料质量总和的5～8％。
14.具体地，本发明所述预处理的过程为：将镍铁渣研磨至比表面积为350～420kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2～3的酸溶液中，室温下静置浸泡28～180天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗，即得到镍铁酸浸渣。
15.进一步地，所述预处理过程酸溶液为强酸溶液，具体可以选用盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种。
16.进一步地本发明所述的硅酸钙板还包括添加剂。
17.所述添加剂包括絮凝剂、消泡剂、颜料；本发明对所述添加剂的添加量没有特殊限制，按照常规用量即可。
18.本发明的第二目的是通过以下技术方案来实现的：
19.一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
20.(1)制浆：称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维及添加剂，与水混合制成料浆；
21.(2)坯体成型：对所述料浆采用流浆法制板，并采用压力机加压，制得成型的板坯；
22.(3)预养护：对成型的板坯进行预养护后脱模；
23.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中进行蒸压养护；
24.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干，得到所述硅酸钙板。
25.在步骤(1)中所述浆料的含水率控制在30～40％。
26.在步骤(2)中，采用300t压力机加压1～2h，使得板坯含水率降至5～10％。
27.在步骤(3)中，在30℃～80℃环境下预养护3～7h后脱模。
28.在步骤(4)中所述蒸压养护的温度为120～150℃，蒸汽压力为0.8～1.5mpa，蒸压养护的时间为8～15h。
29.在步骤(5)中烘干2～4h。
30.与传统技术相比，本发明具有以下优点：
31.(1)本发明充分利用镍铁渣在酸性环境下镁离子、镍离子和铁离子被浸出，获得以高度聚合的sio2为主的镍铁酸浸渣；其搭配钙质原料和增强纤维制备出的硅酸钙板性能指标满足标准要求。
32.(2)本发明制备的硅酸钙板，能消耗掉大量的镍铁渣、磷石膏及电石渣的工业废渣，实现了工业固废的资源化利用，减少了其对环境的危害，具有显著的经济效益和环境效应，有利于企业的可持续发展。
33.(3)本发明制备工艺简单，生产成本低，生产周期短，制备出的硅酸钙板抗折强度高达15mpa以上，具有较好的防火、隔热性能，可广泛应用于建筑工程中。
具体实施方式
34.以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。
35.实施例1
36.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣50％、石灰
50％，碱性玻璃纤维加入量为镍铁酸浸渣和石灰总质量的5％；
37.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为350kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2的酸溶液中，室温下静置浸泡28天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
38.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
39.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在30％；
40.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压1h，使得板坯的含水率降至5％；
41.(3)预养护：板坯成型后，在30℃环境下预养护3h后脱模；
42.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护；其中，蒸压养护的温度为120℃，蒸压养护的时间为8h，蒸压养护的蒸汽压力为0.8mpa；
43.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干2h，得到所述硅酸钙板。
44.实施例2
45.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣60％，磷石膏40％、碱性玻璃纤维加入量为镍铁酸浸渣和磷石膏总质量的6％；
46.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为350kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2的酸溶液中，室温下静置浸泡56天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
47.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
48.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在35％；
49.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压1.5h，使得板坯含水率降至7％；
50.(3)预养护：板坯成型后，在50℃环境下预养护4h后脱模；
51.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护，其中，蒸压养护的温度为130℃，蒸压养护的时间为10h，蒸压养护的蒸汽压力为1.0mpa；
52.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干2h，得到所述硅酸钙板。
53.实施例3
54.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣70％、电石渣30％、纤维素加入量为镍铁酸浸渣和钙质原料总质量的7％；
55.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为400kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2的酸溶液中，室温下静置浸泡84天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
56.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
57.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在35％；
58.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压2h，使得板坯含水率降至10％；
59.(3)预养护：板坯成型后，在60℃环境下预养护6h后脱模；
60.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护，其中，蒸压养护的温度为140℃，蒸压养护的时间为12h，蒸压养护的蒸汽压力为1.2mpa；
61.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干2h，得到所述硅酸钙板。
62.实施例4
63.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣80％、石灰10％、磷石膏10％、碱性玻璃和纤维镁石纤维的加入量分别为镍铁酸浸渣和钙质原料总质量的4％(即增强纤维的加入量为镍铁酸浸渣和钙质原料总质量的8％)；
64.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为350kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为3的酸溶液中，室温下静置浸泡112天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
65.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
66.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在40％；
67.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压1.5h，使得板坯含水率降至9％；
68.(3)预养护：板坯成型后，在60℃环境下预养护7h后脱模；
69.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护，其中，蒸压养护的温度为150℃，蒸压养护的时间为15h，蒸压养护的蒸汽压力为1.5mpa；
70.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干4h，得到所述硅酸钙板。
71.实施例5
72.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣60％、磷石膏20％、电石渣20％、碱性玻璃纤维加入量为镍铁酸浸渣和钙质原料总质量的6％计；
73.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为420kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2的酸溶液中，室温下静置浸泡140天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
74.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
75.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在30％；
76.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压2h，使得板坯含水率降至8％；
77.(3)预养护：板坯成型后，在60℃环境下预养护5h后脱模；
78.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护，其中，蒸压养护的温度为130℃，蒸压养护的时间为10h，蒸压养护的蒸汽压力为1.3mpa；
79.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干3h，得到所述硅酸钙板。
80.实施例6
81.按照质量百分比计，本实施例的硅酸钙板的原料添加量为：镍铁酸浸渣50％、石灰20％、电石渣30％、镁石纤维加入量为镍铁酸浸渣和钙质原料的6％；
82.其中镍铁酸浸渣经过以下预处理过程：将镍铁渣研磨至比表面积为350kg/m3的粉
末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为3的酸溶液中，室温下静置浸泡180天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗。
83.本实施例的硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：
84.(1)制浆：按上述比例称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆，料浆含水率控制在35％；
85.(2)坯体成型：采用流浆法制板，并采用300t压力机加压1.5h，使得板坯含水率降至10％；
86.(3)预养护：板坯成型后，在70℃环境下预养护7h后脱模；
87.(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中蒸压养护，其中，蒸压养护的温度为120℃，蒸压养护的时间为10h，蒸压养护的蒸汽压力为1.0mpa；
88.(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干2h，得到所述硅酸钙板。
89.依据jc/t 564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》中的试验方法，测试实施例1～6制得硅酸钙板的抗折强度和物理性能，具体结果见表1。
90.本发明中实施例制得的硅酸钙板测试结果如表1所示，满足jc/t 564.1-2018《纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》标准要求。
91.表1实施例制得的硅酸钙板抗折强度和物理性能结果
[0092][0093]
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板，其特征是，包括镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维；且按所述镍铁酸浸渣和所述钙质原料的质量总和为100％计，所述镍铁酸浸渣质量占50～80％，所述钙质原料质量占20～50％；所述的镍铁酸浸渣为镍铁渣经过包括酸溶液浸泡和固液分离的预处理所得。2.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征是，所述钙质原料为石灰、磷石膏及电石渣的一种或多种，且有效cao含量不小于85％，细度大于250目。3.根据权利要求2所述的硅酸钙板，其特征是，所述的增强纤维为玻璃纤维、纤维素、镁石纤维中的一种或以上，其添加量是所述镍铁酸浸渣和钙质原料质量总和的5～8％。4.根据权利要求1-3任一项所述的硅酸钙板，其特征是，所述预处理的过程为：将镍铁渣研磨至比表面积为350～420kg/m3的粉末后，按固液的质量比1:10，放置于ph值为2～3的酸溶液中，室温下静置浸泡28～180天，然后对混合物进行固液分离，对分离的固体用水进行清洗，即得到镍铁酸浸渣。5.一种权利要求1-4任一项所述镍铁酸浸渣的硅酸钙板的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)制浆：称取镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维，与水混合制成料浆；(2)坯体成型：对所述料浆采用流浆法制板，并采用压力机加压，制得成型的板坯；(3)预养护：对成型的板坯进行预养护后脱模；(4)蒸压养护：对预养护后的板坯放置于蒸压釜中进行蒸压养护；(5)成品：对蒸压养护的板坯进行烘干，得到所述硅酸钙板。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是，在步骤(1)中所述浆料的含水率控制在30～40％。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是，在步骤(2)中，采用300t压力机加压1～2h，使得板坯含水率降至5～10％。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是，在步骤(3)中，在30℃～80℃环境下预养护3～7h后脱模。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征是，在步骤(4)中所述蒸压养护的温度为120～150℃，蒸汽压力为0.8～1.5mpa，蒸压养护的时间为8～15h。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是，在步骤(5)中烘干2～4h。

技术总结
本发明公开一种镍铁酸浸渣的硅酸钙板，包括镍铁酸浸渣、钙质原料、增强纤维；且按所述镍铁酸浸渣和所述钙质原料的质量总和为100％计，所述镍铁酸浸渣质量占50～80％，所述钙质原料质量占20～50％；所述的镍铁酸浸渣为镍铁渣经过包括酸溶液浸泡和固液分离的预处理所得。本发明公开一种上述镍铁酸浸渣的硅酸钙板的制备方法。本发明利用镍铁酸浸渣搭配钙质原料和增强纤维制备出硅酸钙板，能消耗掉大量的镍铁渣，实现了镍铁渣的减量化和高值化利用。实现了镍铁渣的减量化和高值化利用。


技术研发人员：吴春丽 陈哲 夏勇 麦俊明
受保护的技术使用者：广东省建筑材料研究院有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/20