申请日2011.10.24
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号B09B3/00; C04B22/12
摘要
本发明公开了一种采用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，其特征在于，所述的工艺和方法采用的是直接对铝型材工业含氟废水碱渣原材料进行煅烧和球磨处理，方法简便，原料成本低，并且在此方法基础上提供了用于煅烧过程的碳酸铝铵或硝酸铝添加剂。与传统制备方法相比，采用工业废弃物为原材料，成本低，经济效益显著，而且所提供的煅烧过程添加剂能够提高产品比表面与降低产品致密度。本发明制备阿利特-硫铝酸钡钙水泥用Al2O3/CaF2微细粉体添加剂的方法是利用铝型材工业的含氟废弃物，降低了铝型材工业生产的环境污染压力，实现了资源化利用，对实现铝型材工业生产的绿色环保化具有重要意义。
权利要求书
1.一种采用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，其特征在于，它采用直接煅烧的方法，煅烧温度在450~850℃之间，煅烧时间在0.5~6h之间，再进行球磨得到微细粉体，球磨时间为20min~100min，并且在煅烧过程加入添加剂以提高活性和降低致密度。
2.根据权利要求1所述的采用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，其特征在于，在所述煅烧过程中加入碳酸铝铵或硝酸铝添加剂提高产物活性与降低致密度，添加剂含量为0.2-8%。
3.根据权利要求1所述的采用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，其特征在于，所述球磨得到的微细粉体比表面为(105-170)m2/g、平均粒径为(10-60)μm。
4.根据权利要求1、2或3所述的采用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，其特征在于，它包括如下具体步骤：
a、将铝型材工业含氟废水碱渣原材料自然风干，降低含水量至50%-60%;
b、将风干后的碱渣与添加剂预混合，然后放入马弗炉，调至450~850℃温度后进行煅烧处理，煅烧时间为0.5h~6h;
c、将煅烧后样品自然冷却至室温后取出，采用行星式球磨机球磨20~100min得到微细粉体;
d、对微细粉体进行粒度、比表面等性能检测。
说明书
利用铝型材工业废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法
技术领域
本发明涉及固体废渣资源化利用领域，具体涉及采用铝型材工业含氟废水碱渣，制备具有高比表面与活性、可用作高强度水泥添加剂的微细粉体。
背景技术
在阳极氧化、电泳涂装、喷涂等铝合金产品的生产过程中均需表面处理，典型工艺如：除油、碱蚀、中和出光、化学钝化(或阳极氧化)，在这些工序中，大约1~2%的铝合金以离子形式溶解在槽液中。同时铝合金表面处理过程中会从各处理槽中带走大量液体，需用大量的水来清洗，据统计处理每平方米铝型材约耗 65~180L水，这些工业废水中含有大量的铝离子及少量的锌、镍、铜等金属离子。铝型材表面处理过程产生大量的胶体状废液，针对废液主要含各种金属离子及悬浮物的特性，通常采用中和调节及混凝沉淀法工艺，得到废水污泥，污泥进一步脱水即为含铝的废水碱渣。铝型材工业废水碱渣纯度极高，主要成分是低结晶的氧化铝水合物。废水碱渣中氧化铝、氢氧化物及其水合物的含量达到90%以上，而且具有粒子超细、活性很高的特点。由于在铝合金前处理工艺中常采用氟化物作为添加剂，废水中的氟离子较难去除，导致铝型材工业含氟废水碱渣的回收利用非常困难。在水泥工业中，氧化铝用作阿利特-硫铝酸钡钙水泥的重要原料成分，氟化钙作为水泥的掺杂矿化剂，用于提高水泥强度与耐久性，因此从铝型材工业含氟废水碱渣中制备所得的以γ-Al2O3、CaF2为主要成分的高活性微细粉体，非常适合用于高强度阿利特-硫铝酸钡钙水泥的添加剂，从而实现了资源化利用。目前，铝工业废水碱渣的资源化利用率不高，不仅占用大量土地，还造成二次污染，本专利针对难于回收的含氟废水碱渣提出一种资源化利用技术，具有重要的环保和经济意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足提供了一种不仅操作简单，环保节能，而且能以铝型材工业含氟废水碱渣为原料，制备出高强度水泥用添加剂产品的方法。
本发明除了采用直接煅烧和球磨的方法制备高强度阿利特-硫铝酸钡钙水泥用添加剂产品之外，还提出在添加剂微细粉体煅烧制备过程中加入添加剂提高产品活性与降低致密度，添加剂为碳酸铝铵或硝酸铝，添加剂含量为0.2-8%。
本发明是采用如下技术方案来实现以上目的，其特征在于，它包括如下具体步骤：
(1)将铝型材工业含氟废水碱渣原材料自然风干，降低含水量至50%-60%左右;
(2)将风干后的碱渣与0.2-8%的碳酸铝铵或硝酸铝预混合，然后放入马弗炉，调至450~850℃温度后进行煅烧处理，煅烧时间为0.5h~6h;
(3)将煅烧后样品自然冷却至室温后取出，采用行星式球磨机球磨20~100min得到10~60μm的微细粉体;
(4)对微细粉体进行粒度、比表面等性能检测。
本发明的铝型材工业含氟废水碱渣经过风干、450-850℃高温煅烧与球磨分散后制得大比表面与小粒径的Al2O3/CaF2粉体，所得γ-Al2O3活性较高，比表面在105~170 m2/g之间，粉体粒度在10~60μm之间，具有很高的反应活度，符合高强度阿利特-硫铝酸钡钙水泥用添加剂的要求。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明利用铝型材含氟工业废水碱渣所含大部分主要为结晶不完全的氧化铝水合物及无定型凝胶，煅烧后得到结晶不完整的γ-Al2O3(或γ-AlOOH)以及少量的CaF2，γ-Al2O3与具有高活性的特点，经球磨制备成微米级微细粉体后，比表面达到105~170 m2/g，平均粒径小为10~50μm，具有非常高的反应活性，用于阿利特-硫铝酸钡钙水泥的添加剂，可以起到提高水泥强度与耐久性的作用。
具体实施方式
实施例1
本发明利用铝型材工业废水碱渣制备高强度水泥用微细粉体添加剂的方法，采用直接煅烧法，制得高活性的γ-Al2O3，碱渣中主要成分是低结晶的氧化铝水合物及一部分无定形体，随着煅烧温度的提高，碱渣发生如下变化过程：
通过热分解，除去原料中易挥发的化学结合水，并在小于850℃的温度下控制特定晶型的生成，制备出高活度的γ-Al2O3。通过烧结过程中添加剂的分解与气体扩孔作用，降低烧结过程的致密化，并提高产物的活性。
煅烧后的碱渣在经过球磨机的球磨之后，存在部分超细粒子，因其表面存在晶格缺陷、空位和位错，造成表面的不均一性，使活性大大提高，在高温下的固相反应和烧结推动力大，作为添加剂有利于水泥的烧结与制备。
将干燥后的铝型材工业含氟废水碱渣与5%的碳酸铝铵或硝酸铝混合，经过在550℃温度下的4h煅烧后，球磨60min，可得到比表面为152m2/g、平均粒径为15μm的Al2O3/CaF2微细粉体，其结构与成分符合高强度阿利特-硫铝酸钡钙水泥用添加剂的要求。
本发明在利用铝型材工业含氟废水碱渣制备高强度水泥用Al2O3/CaF2微细粉体添加剂的的使用方法有如下步骤：
(1)将铝型材含氟废水碱渣原材料自然风干，降低含水量至50%-60%左右;
(2)将风干后的碱渣与5%的硝酸铝预混合，然后放入马弗炉，调至550℃后进行煅烧处理，煅烧时间为4h;
(3)将煅烧后样品自然冷却至室温后取出，采用行星式球磨机球磨60min得到15μm的微细粉体;
(4)对微细粉体进行粒度、比表面等性能检测。
实施例2
本实施例与上述实施方式的不同之处在于将铝型材含氟工业废水碱渣经过上述例1的风干步骤之后，按比例加入6%硝酸铝添加剂混合，煅烧温度为650℃，煅烧时间为3h，球磨时间为70min，其他步骤与上述例1相同。该方法可得到比表面为149m2/g、平均粒径为18μm的微细粉体，其结构与成分符合高强度阿利特-硫铝酸钡钙水泥用添加剂的要求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。