摘要
镍铁渣作为工业镍铁冶炼过程中排出的固体废弃物，已经成为继铁渣、钢渣和赤泥之后的第四大冶金废渣，我国每年镍铁渣产量已超过3000万吨，且绝大部分仍被废弃或填埋，这不仅会浪费资源、占用土地，还可能造成环境污染和破坏，也在一定程度上制约了镍铁产业的发展。电炉镍铁渣具有高镁的特点，本文采用盐酸作浸出液，将镍铁渣中的镁元素进行回收利用，并将盐酸浸出的六水合氯化镁用于制备氯氧镁水泥，并对比研究了镍铁渣基氯氧镁水泥与试剂制备的氯氧镁水泥的性能，研究了氯氧镁水泥耐水性能提升方法，实现了镍铁渣高附加值综合利用。研究得出以下结论： (1)通过正交试验和单因素分析法，得到镍铁渣中Mg2+最佳浸出制度为：盐酸浓度8mol/L，浸出时间240min，搅拌转速600r/min，液固比8ml/g。酸解过程中镁橄榄石易与盐酸反应，酸解镍铁渣后得到的六水合氯化镁晶体，通过XRD，FTIR，TG-DTG分析，其纯度为98.01%。镍铁渣中Mg2+浸出率为48.6%。 (2)镍铁渣基氯氧镁水泥的最佳配合比为MgO∶MgCl2∶H2O=8∶1∶15，此配比下制备的氯氧镁水泥强度较高且较为稳定，28d强度为142.9MPa，高于同配比下利用分析纯六水合氯化镁制备的氯氧镁水泥，其28d强度为96.86MPa。 (3)根据XRD、TG-DTG、SEM对比分析，发现氯氧镁水泥中的水化产物为5相和Mg(OH)2，并发现同配比下镍铁渣基氯氧镁水泥的强度更高的原因是镍铁渣基氯氧镁水泥内部5相含量高于分析纯六水合氯化镁制备的氯氧镁水泥，Mg(OH)2含量低于分析纯六水合氯化镁制备的氯氧镁水泥。 (4)本文使用磷酸、柠檬酸钠和粉煤灰对镍铁渣基氯氧镁水泥耐水性的进行改善。从强度损失与软化系数综合考虑，单掺磷酸1%效果最好，其软化系数为0.9，并发现所用改性剂对镍铁渣基氯氧镁水泥耐水性改善效果从高到低依次为磷酸、柠檬酸钠和粉煤灰。且三种改性剂对于镍铁渣基氯氧镁水泥耐水性能的改善相较于改性剂对分析纯制备的氯氧镁水泥耐水性的改善更好。 (5)根据XRD、FTIR和SEM分析，认为氯氧镁水泥耐水性差的原因是5相易水解成Mg(OH)2。并发现磷酸的掺入会抑制镍铁渣基氯氧镁水泥中MgO的水化并保护5相，避免5相水解，从而提高耐水性;柠檬酸钠的掺入会一定程度的抑制镍铁渣基氯氧镁水泥中MgO和5相的水化，从而提高的氯氧镁水泥的耐水性;粉煤灰抑制5相的水化效果不明确，从而改善氯氧镁水泥耐水性能力较差。
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