CN102515581B - 一种利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，以水泥熟料、石膏、黄金尾矿以及活化剂为原料，所述水泥熟料∶石膏∶黄金尾矿∶活化剂的重量比为60～95∶1～10∶5～40∶1～10，具体制备方法为，先将黄金尾矿和活化剂按上述比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按上述比例配料后，混合均匀磨细，再将磨细后四种原料混合均匀即制备出硅酸盐水泥。本发明利用性能稳定、价格低廉的黄金尾矿作为普通硅酸盐水泥的混合材，并通过引入活化剂或激发剂来提高其活性，所制备的硅酸盐水泥的结构致密，性能优异。整个制备过程选用的原材料简单，充分利用了黄金尾矿的特点，能够合成性能优异的硅酸盐水泥。
Description
技术领域
本发明涉及建材行业，特别涉及利用低成本金矿的尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法。
背景技术
矿产资源是一次性的自然资源，随着自然资源的不断消耗，则对尾矿的综合利用就显得十分重要。随着黄金开发规模的扩大和开采历史的延长，黄金矿山尾矿逐年增加。堆存的尾矿不仅占用大量土地，浪费大量资金，还严重污染环境。我国黄金矿床种类繁多，大小矿床遍布全国，为黄金矿业的发展提供了良好的资源基础。但黄金生产由于受产业政策、技术装备、选冶工艺及资金等各种因素的制约，资源利用程度普遍偏低，浪费现象十分严重。国外的实践表明，黄金矿山尾矿中有50％左右的金是可以设法回收的。值得指出的是，黄金矿山尾矿中的伴生组分，如铅、锌铜、硫等的回收也应得到重视。
目前对黄金尾矿的利用基本上是利用其作为原料来制备砖和砌块。文献1(朱敏聪，朱申红，夏荣华。利用金矿尾矿制作建筑材料蒸压砖的工艺研究，矿产综合利用，2008(1)：43-46)应用金矿尾矿制作蒸压砖的可行性进行了试验研究。结果表明，制得蒸压砖的密度为1900～2000kg/m3，抗压强度达到国家标准规定的MU15级砖的要求，实现了尾矿的资源化利用。文献2(黄金尾矿蒸压加气混凝土砌块及生产工艺(ZL200410036554.3))报道利用黄金尾矿蒸压加气混凝土砌块及生产工艺，属于建筑用墙体材料及生产工艺技术领域。其特征在于：混凝土砌块的主要制作原料为黄金尾矿渣、水泥、生石灰、铝粉和水。按照重量百分比，主要制作原料配方配料比为：黄金尾矿渣60-70％、水泥6-10％、生石灰20-30％、铝粉0.01-0.05％，水用量为足以使黄金尾矿渣磨细料浆浓度符合要求。其产品能够达到环保、节能、利废、提高建筑质量、保证人民健康的目的，充分利用工矿废渣资源，环保无放射性危害，抗冻性能强，在砌筑施工中能与砂浆良好结合，解决墙面脱落问题。文献3(李国昌，王萍.黄金尾矿透水砖的制备及性能研究[J].金属矿山2006，(6)：78～82)报道以黄金尾矿为主要原料，辅以煤矸石、膨润土、粘土及适量有机高分子聚合物制备了多孔透水砖。结果表明，以黄金尾矿为主要原料，采用压制成型和挤出成型方法均可制备出性能良好的多孔透水砖。多孔透水砖的性能与原料配比有很大关系，对于压制成型工艺，适宜的原料配比为尾矿82％，煤矸石10％，膨润土8％，高分子聚合物0.1％；对于挤出成型工艺，适宜的原料配比为尾矿75％，煤矸石10％，粘土15％，高分子聚合物0.1％。
而在水泥行业中，目前水泥中的混合材主要是利用粉煤灰、矿渣和火山灰等。而随着水泥的快速发展，传统的混合材分布集中，且产量远远不能满足现有的水泥发展的需要，迫切需要寻找新的可替代的混合材，文献4(铜铅锌尾矿作混合材试验，四川水泥，2006，4：5-7)报道以铜铅锌尾矿为水泥生产的混合材，取得一定的进展。文献5(Utilization of tailings from tungsten mine waste as asubstitution material for cement，Yun Wang Choi，Yong Ji Kim，Ook Choi et al，Construction and Building Materials，2009(23)：2481-2486)则报道以钨矿尾矿作为水泥混合材的研究，其最佳的掺量为10％以内，并且通过添加一定量的炉渣而共同作用。而目前的公开报道文献中，较少利用黄金尾矿来作为水泥制备中的混合材的研究，其中最主要的原因就是其活性较差，造成掺加后水泥的强度明显降低，严重制约其大规模的工业应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，充分利用黄金尾矿资源，提高黄金尾矿活性，成本低廉，制备出的水泥的强度指标符合要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：以水泥熟料、石膏、黄金尾矿以及活化剂为原料，所述水泥熟料∶石膏∶黄金尾矿∶活化剂的重量比为60～95∶1～10∶5～40∶1～10，具体制备方法为，先将黄金尾矿和活化剂按上述比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按上述比例配料后混合均匀磨细，再将磨细后四种原料混合均匀即制备出硅酸盐水泥。
作为优选，所述黄金尾矿和活化剂混合均匀磨细后细度为过80μm筛的筛余小于6％，所述水泥熟料和石膏混合均匀磨细后细度为过80μm筛的筛余小于5％。
作为优选，所述活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。
作为优选，所述甲液中四种组分的重量比为钠盐溶液∶络合剂∶PH值调节剂∶稳定剂＝(60～80)∶(5～20)∶(5～20)∶(1～10)。
作为优选，所述甲液中去离子水钠盐溶液∶络合剂∶PH值调节剂∶稳定剂的重量比为70∶15∶10∶5。
作为优选，所述甲液中去离子水钠盐溶液为硫代硫酸钠或者硫酸钠溶液，络合剂为乙二胺四乙酸二钠，PH值调节剂为氢氧化钠或者氢氧化钾，稳定剂为2，2’-联吡啶。
作为优选，所述激发剂为聚羧酸盐或者三聚磷酸钠溶液，浓度为30％。
本发明的创新之处在于利用性能稳定、价格低廉的黄金尾矿作为普通硅酸盐水泥的混合材，并通过引入活化剂或激发剂来提高其活性，所制备的硅酸盐水泥的结构致密，性能优异。整个制备过程选用的原材料简单，充分利用了黄金尾矿的特点，能够合成性能优异的硅酸盐水泥。
具体实施方式
实施例1
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝55∶4∶34∶7；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为2小时25分钟，终凝时间为4小时10分钟，三天抗折强度为5.4MPa，抗压强度为28.7MPa，28天抗折强度为7.8MPa，抗压强度为45.8MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝60∶20∶10∶10。甲液中去离子水钠盐溶液为硫代硫酸钠、络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为80∶20。
本发明中所采用的原料如下表：
以下实施例中均采用相同的原料。
实施例2
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝40∶10∶40∶10；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为1小时50分钟，终凝时间为3小时50分钟，三天抗折强度为4.8MPa，抗压强度为24.7MPa，28天抗折强度为7.2MPa，抗压强度为42.8MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝70∶10∶15∶5。甲液中去离子水钠盐溶液为硫酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为80∶20。
实施例3
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝50∶5∶35∶10；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为2小时10分钟，终凝时间为4小时05分钟，三天抗折强度为5.8MPa，抗压强度为27.5MPa，28天抗折强度为7.2MPa，抗压强度为43.8MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝75∶15∶10∶5。甲液中去离子水钠盐溶液为硫酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为90∶10。
实施例4
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝60∶8∶28∶4；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为1小时45分钟，终凝时间为3小时40分钟，三天抗折强度为5.8MPa，抗压强度为29.5MPa，28天抗折强度为8.5MPa，抗压强度为48.6MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝80∶12∶5∶3。甲液中去离子水钠盐溶液为硫酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为90∶10。
实施例5
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝70∶6∶22∶2；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为2小时10分钟，终凝时间为3小时20分钟，三天抗折强度为5.8MPa，抗压强度为29.2MPa，28天抗折强度为8.3MPa，抗压强度为47.8MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝65∶15∶10∶10。甲液中去离子水钠盐溶液为硫代硫酸钠、络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为90∶10。
实施例6
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝75∶5∶15∶5；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为1小时55分钟，终凝时间为3小时30分钟，三天抗折强度为6.0MPa，抗压强度为29.0MPa，28天抗折强度为8.1MPa，抗压强度为47.5MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝65∶15∶15∶5。甲液中去离子水钠盐溶液为硫酸钠、络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为85∶15。
实施例7
原料粉末按质量比为w(水泥熟料)∶w(石膏)∶w(黄金尾矿)∶w(活化剂)＝80∶2∶10∶8；先将黄金尾矿以及活化剂按一定比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按一定比例配料后，混合均匀磨细，细度为过80μm筛的筛余小于5％，再将磨细后四种材料混合均匀即为所制备的硅酸盐水泥，硅酸盐水泥的初凝时间为1小时20分钟，终凝时间为2小时50分钟，三天抗折强度为6.0MPa，抗压强度为30.5MPa，28天抗折强度为8.8MPa，抗压强度为49.2MPa，安定性合格，能够满足42.5号水泥的国家标准。本发明采用的活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、PH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液。甲液中四种组分的质量比为w(钠盐溶液)∶w(络合剂)w(PH值调节剂)∶w(稳定剂)＝72∶10∶10∶8。甲液中去离子水钠盐溶液为硫酸钠，络合剂为乙二胺四乙酸二钠、PH值调节剂主要为氢氧化钠及氢氧化钾、稳定剂为2，2’-联吡啶，乙液的激发剂为聚羧酸盐，浓度为30％。甲液与乙液的比例为85∶15。
Claims (5)
1.一种利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：以水泥熟料、石膏、黄金尾矿以及活化剂为原料，所述水泥熟料：石膏：黄金尾矿：活化剂的重量比为60～95：1～10：5～40：1～10，具体制备方法为，先将黄金尾矿和活化剂按上述比例混合均匀后磨细，另将水泥熟料和石膏按上述比例配料后混合均匀磨细，再将磨细后四种原料混合均匀即制备出硅酸盐水泥，所述活化剂由甲液和乙液配制而成，甲液和乙液分别配制；甲液由去离子水钠盐溶液、络合剂、pH值调节剂、稳定剂混合均匀配制而成；乙液为激发剂溶液，所述甲液中去离子水钠盐溶液为硫代硫酸钠或者硫酸钠溶液，络合剂为乙二胺四乙酸二钠，pH值调节剂为氢氧化钠或者氢氧化钾，稳定剂为2，2’－联吡啶。
2.根据权利要求1所述的利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：所述黄金尾矿和活化剂混合均匀磨细后细度为过80μm筛的筛余小于6%，所述水泥熟料和石膏混合均匀磨细后细度为过80μm筛的筛余小于5%。
3.根据权利要求1所述的利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：所述甲液中四种组分的重量比为钠盐溶液：络合剂：pH值调节剂：稳定剂＝（60～80）：（5～20）：（5～20）：（1～10）。
4.根据权利要求3所述的利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：所述甲液中去离子水钠盐溶液：络合剂：pH值调节剂：稳定剂的重量比为70:15:10:5。
5.根据权利要求3或4所述的利用金矿尾矿为原料制备普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：所述激发剂为聚羧酸盐或者三聚磷酸钠溶液，浓度为30%。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130710 Termination date: 20140106 |