專利名稱：利用鋁型材工業(yè)廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體廢渣資源化利用領(lǐng)域，具體涉及采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣， 制備具有高比表面與活性、可用作高強(qiáng)度水泥添加劑的微細(xì)粉體。
背景技術(shù)：
在陽(yáng)極氧化、電泳涂裝、噴涂等鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中均需表面處理，典型工藝如除油、堿蝕、中和出光、化學(xué)鈍化(或陽(yáng)極氧化)，在這些工序中，大約的鋁合金以離子形式溶解在槽液中。同時(shí)鋁合金表面處理過(guò)程中會(huì)從各處理槽中帶走大量液體，需用大量的水來(lái)清洗，據(jù)統(tǒng)計(jì)處理每平方米鋁型材約耗65 180L水，這些工業(yè)廢水中含有大量的鋁離子及少量的鋅、鎳、銅等金屬離子。鋁型材表面處理過(guò)程產(chǎn)生大量的膠體狀廢液，針對(duì)廢液主要含各種金屬離子及懸浮物的特性，通常采用中和調(diào)節(jié)及混凝沉淀法工藝，得到廢水污泥，污泥進(jìn)一步脫水即為含鋁的廢水堿渣。鋁型材工業(yè)廢水堿渣純度極高，主要成分是低結(jié)晶的氧化鋁水合物。廢水堿渣中氧化鋁、氫氧化物及其水合物的含量達(dá)到90%以上，而且具有粒子超細(xì)、活性很高的特點(diǎn)。由于在鋁合金前處理工藝中常采用氟化物作為添加劑，廢水中的氟離子較難去除，導(dǎo)致鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣的回收利用非常困難。在水泥工業(yè)中，氧化鋁用作阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的重要原料成分，氟化鈣作為水泥的摻雜礦化劑，用于提高水泥強(qiáng)度與耐久性，因此從鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣中制備所得的以 Y -A1203、CaF2為主要成分的高活性微細(xì)粉體，非常適合用于高強(qiáng)度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的添加劑，從而實(shí)現(xiàn)了資源化利用。目前，鋁工業(yè)廢水堿渣的資源化利用率不高，不僅占用大量土地，還造成二次污染，本專利針對(duì)難于回收的含氟廢水堿渣提出一種資源化利用技術(shù)，具有重要的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種不僅操作簡(jiǎn)單，環(huán)保節(jié)能，而且能以鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣為原料，制備出高強(qiáng)度水泥用添加劑產(chǎn)品的方法。本發(fā)明除了采用直接煅燒和球磨的方法制備高強(qiáng)度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑產(chǎn)品之外，還提出在添加劑微細(xì)粉體煅燒制備過(guò)程中加入添加劑提高產(chǎn)品活性與降低致密度，添加劑為碳酸鋁銨或硝酸鋁，添加劑含量為0. 2-8%。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)以上目的，其特征在于，它包括如下具體步驟
(1)將鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣原材料自然風(fēng)干，降低含水量至50%-60%左右；
(2)將風(fēng)干后的堿渣與0.2-8%的碳酸鋁銨或硝酸鋁預(yù)混合，然后放入馬弗爐，調(diào)至 45(T850°C溫度后進(jìn)行煅燒處理，煅燒時(shí)間為0. 5h^6h ；
(3)將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機(jī)球磨2(Tl00min得到 10 60 μ m的微細(xì)粉體；(4)對(duì)微細(xì)粉體進(jìn)行粒度、比表面等性能檢測(cè)。本發(fā)明的鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣經(jīng)過(guò)風(fēng)干、450-850°C高溫煅燒與球磨分散后制得大比表面與小粒徑的Al203/CaF2粉體，所得Y-Al2O3活性較高，比表面在105 170 m2/ g之間，粉體粒度在1(Γ60 μ m之間，具有很高的反應(yīng)活度，符合高強(qiáng)度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是
本發(fā)明利用鋁型材含氟工業(yè)廢水堿渣所含大部分主要為結(jié)晶不完全的氧化鋁水合物及無(wú)定型凝膠，煅燒后得到結(jié)晶不完整的Y-Al2O3 (或Y-AW0H)以及少量的CaF2, Y -Al2O3 與具有高活性的特點(diǎn)，經(jīng)球磨制備成微米級(jí)微細(xì)粉體后，比表面達(dá)到105 170 m2/g，平均粒徑小為1(Γ50 μ m，具有非常高的反應(yīng)活性，用于阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的添加劑，可以起到提高水泥強(qiáng)度與耐久性的作用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本發(fā)明利用鋁型材工業(yè)廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，采用直接煅燒法，制得高活性的Y-Al2O3，堿渣中主要成分是低結(jié)晶的氧化鋁水合物及一部分無(wú)定形體，隨著煅燒溫度的提高，堿渣發(fā)生如下變化過(guò)程
通過(guò)熱分解，除去原料中易揮發(fā)的化學(xué)結(jié)合水，并在小于850°C的溫度下控制特定晶型的生成，制備出高活度的Y-Al2O315通過(guò)燒結(jié)過(guò)程中添加劑的分解與氣體擴(kuò)孔作用，降低燒結(jié)過(guò)程的致密化，并提高產(chǎn)物的活性。煅燒后的堿渣在經(jīng)過(guò)球磨機(jī)的球磨之后，存在部分超細(xì)粒子，因其表面存在晶格缺陷、空位和位錯(cuò)，造成表面的不均一性，使活性大大提高，在高溫下的固相反應(yīng)和燒結(jié)推動(dòng)力大，作為添加劑有利于水泥的燒結(jié)與制備。將干燥后的鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣與5%的碳酸鋁銨或硝酸鋁混合，經(jīng)過(guò)在 550°C溫度下的4h煅燒后，球磨60min，可得到比表面為152m2/g、平均粒徑為15μπι的 Al203/CaF2微細(xì)粉體，其結(jié)構(gòu)與成分符合高強(qiáng)度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。本發(fā)明在利用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用Al203/CaF2微細(xì)粉體添加劑的的使用方法有如下步驟
(1)將鋁型材含氟廢水堿渣原材料自然風(fēng)干，降低含水量至50%-60%左右；
(2)將風(fēng)干后的堿渣與5%的硝酸鋁預(yù)混合，然后放入馬弗爐，調(diào)至550°C后進(jìn)行煅燒處理，煅燒時(shí)間為4h;
(3)將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機(jī)球磨60min得到15μ m的微細(xì)粉體；
(4)對(duì)微細(xì)粉體進(jìn)行粒度、比表面等性能檢測(cè)。實(shí)施例2
本實(shí)施例與上述實(shí)施方式的不同之處在于將鋁型材含氟工業(yè)廢水堿渣經(jīng)過(guò)上述例1 的風(fēng)干步驟之后，按比例加入6%硝酸鋁添加劑混合，煅燒溫度為650°C，煅燒時(shí)間為池，球磨時(shí)間為70min，其他步驟與上述例1相同。該方法可得到比表面為149m2/g、平均粒徑為 18 μ m的微細(xì)粉體，其結(jié)構(gòu)與成分符合高強(qiáng)度阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用添加劑的要求。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，其特征在于，它采用直接煅燒的方法，煅燒溫度在45(T850°C之間，煅燒時(shí)間在0. 5飛h之間，再進(jìn)行球磨得到微細(xì)粉體，球磨時(shí)間為20mirTl00min，并且在煅燒過(guò)程加入添加劑以提高活性和降低致密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，其特征在于，在所述煅燒過(guò)程中加入碳酸鋁銨或硝酸鋁添加劑提高產(chǎn)物活性與降低致密度，添加劑含量為0. 2-8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，其特征在于，所述球磨得到的微細(xì)粉體比表面為(105-170) π /g、平均粒徑為(10-60) μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，其特征在于，它包括如下具體步驟a、將鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣原材料自然風(fēng)干，降低含水量至50%-60%；b、將風(fēng)干后的堿渣與添加劑預(yù)混合，然后放入馬弗爐，調(diào)至45(T850°C溫度后進(jìn)行煅燒處理，煅燒時(shí)間為0. 5tT6h;c、將煅燒后樣品自然冷卻至室溫后取出，采用行星式球磨機(jī)球磨2(Tl00min得到微細(xì)粉體；d、對(duì)微細(xì)粉體進(jìn)行粒度、比表面等性能檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣制備高強(qiáng)度水泥用微細(xì)粉體添加劑的方法，其特征在于，所述的工藝和方法采用的是直接對(duì)鋁型材工業(yè)含氟廢水堿渣原材料進(jìn)行煅燒和球磨處理，方法簡(jiǎn)便，原料成本低，并且在此方法基礎(chǔ)上提供了用于煅燒過(guò)程的碳酸鋁銨或硝酸鋁添加劑。與傳統(tǒng)制備方法相比，采用工業(yè)廢棄物為原材料，成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且所提供的煅燒過(guò)程添加劑能夠提高產(chǎn)品比表面與降低產(chǎn)品致密度。本發(fā)明制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥用Al2O3/CaF2微細(xì)粉體添加劑的方法是利用鋁型材工業(yè)的含氟廢棄物，降低了鋁型材工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境污染壓力，實(shí)現(xiàn)了資源化利用，對(duì)實(shí)現(xiàn)鋁型材工業(yè)生產(chǎn)的綠色環(huán)?；哂兄匾饬x。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102503208SQ20111032499
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者潘學(xué)著, 陳東初 申請(qǐng)人:佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 廣亞鋁業(yè)有限公司