CN108911604A - 一种碱浸铅锌渣地聚物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。本发明利用碱浸铅锌渣制备地聚物，不仅能减少其对环境的污染，而且还能进一步提高地聚物的抗压性能，实验结果表明，本发明中碱浸铅锌渣地聚物的抗压强度达49.6MPa，抗折强度为7.2MPa。

Description

一种碱浸铅锌渣地聚物
技术领域
本发明属于无机材料技术领域，尤其涉及一种碱浸铅锌渣地聚物。
背景技术
地聚物主要是由含硅铝酸盐的矿物或矿渣制备得到。最早提出地聚物概念是1978年法国的Davidovits，它是一种由硅氧和铝氧四面体结构单元组成的三维立体网状结构的无机聚合物，这种材料具有很好的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温等性能，因此有取代普通波特兰水泥的可能。其合成过程中没有大量CO2等有害气体排放，是一种绿色胶凝材料。
地聚物胶凝材料在矿物上的组成又不同于普通硅酸盐水泥，其主要为高活性的偏高岭土，碱激发剂，外加剂等。由于碱激发剂为硅酸钠的水溶液，其主要作用是提供碱性环境来激发偏高岭土发生聚合反应。
目前的地聚物凝胶材料主要原料为偏高岭土，得到的产品的抗压强度还有待提高。
发明内容
本发明提供了一种碱浸铅锌渣地聚物，本发明中的碱浸铅锌渣地聚物具有较高的抗压强度和抗折强度。
本发明提供一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：
偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；
所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。
优选的，所述碱浸铅锌渣含有以下质量分数的成分：
C：18.5％，O：38.2％，Si：10.5％，Al：4.4％，Zn：8.5％，Pb：8.4％，Ca：3.8％，Fe：1.1％，Mg：0.4％，Na：4.8％，S：1.1％，余量为不可避免的杂质。
优选的，所述碱浸铅锌渣按照以下方法制得：
将铅锌尾矿、氢氧化钠和水混合，80～90℃下恒温搅拌2～3小时后过滤，烘干后进行球磨，得到碱浸铅锌渣。
优选的，所述铅锌尾矿、氢氧化钠和水的质量比为1：(0.5～2)：(1～5)。
优选的，所述偏高岭土的重量份数为247.5份。
优选的，所述碱浸铅锌渣的重量份数为202.5份。
优选的，所述碱激发剂为氢氧化钠的水玻璃溶液。
优选的，所述碱激发剂的模数为1.2。
优选的，所述碱激发剂的重量份数为146.3份。
优选的，所述标准砂的重量份数为1350份。
本发明提供了一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。本发明利用碱浸铅锌渣制备地聚物，不仅能减少其对环境的污染，而且还能进一步提高地聚物的抗压性能，实验结果表明，本发明中碱浸铅锌渣地聚物的抗压强度达49.6MPa，抗折强度为7.2MPa。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中碱浸铅锌渣的XRD图谱；
图2为本发明实施例1中碱浸铅锌渣地聚物的XRD图谱。
具体实施方式
本发明提供一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：
偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；
所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。
当今80％的锌冶炼为湿法炼锌。湿法工艺包括酸浸出法和碱浸出法。常规酸浸出法对贫杂氧化锌矿及含高硅氧化锌矿的处理过程难于控制，且杂质分离困难。赵由才课题组提出碱浸电解制备金属锌粉技术处理贫杂氧化锌矿及含高硅氧化锌矿，该技术浸出方式简单，无添加剂，易固液分离且原料适应广阔。本文中的碱浸铅锌渣由此工艺制备而得。
具体的，在本发明中，所述碱浸铅锌渣按照以下步骤制得：
将铅锌尾矿、氢氧化钠和水混合，80～90℃下恒温搅拌2～3小时后过滤，烘干后进行球磨，得到碱浸铅锌渣。
在本发明中，所述铅锌尾矿优选取自衡阳水口山矿务局；所述铅锌尾矿、氢氧化钠和水的质量比优选为1：(0.5～2)：(1～5)，更优选为：1：(1～1.5)：(2～4)，最优选为1:1:3。
所述烘干的温度优选为100～110℃，更优选为105℃；所述烘干的时间优选为18～36小时，更优选为24小时。
按照上述制备方法得到的碱浸铅锌渣中的主要成分为SiO2和Al2O3，具体含有以下成分：C：18.5％，O：38.2％，Si：10.5％，Al：4.4％，Zn：8.5％，Pb：8.4％，Ca：3.8％，Fe：1.1％，Mg：0.4％，Na：4.8％，S：1.1％，余量为不可避免的杂质。
所述碱浸铅锌渣的重量份数优选为200～205份，更优选为202.5份。
在本发明中，偏高岭土的主要成分为：SiO2：49.67％，Al2O3：42.54％，余量为不可避免的杂质。
所述偏高岭土的重量份数优选为245～250份，更优选为247.5份。
所述碱激发剂优选为氢氧化钠的水玻璃溶液，所述碱激发剂中氢氧化钠的质量浓度优选为200～300g/L，所述碱激发剂的模数(二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值)为1.2。所述碱激发剂的重量份数优选为145～147份，更优选为146.3份。
所述标准砂的重量份数优选为1345～1355份，更优选为1350份。
所述水的重量份数优选为77～80份，更优选为78.7份。
本发明优选按照以下方法制备得到碱浸铅锌渣地聚物：
常温常压下，按照上文所述的重量份数，将偏高岭土和碱浸铅锌渣均匀混合，碱激发剂和水混合，将固体混合物倒入液体混合物中，搅拌30秒后，加入标准砂，继续搅拌均匀，得到碱浸铅锌渣地聚物。
本发明提供了一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。本发明利用碱浸铅锌渣制备地聚物，不仅能减少其对环境的污染，而且还能进一步提高地聚物的抗压性能，实验结果表明，本发明中碱浸铅锌渣地聚物的抗压强度达49.6MPa，抗折强度为7.2MPa。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种碱浸铅锌渣地聚物进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例和比较例，经列举了抗压强度和抗折性能这两个性能数据，如果有其他方面的数据，比如，耐酸碱性、耐火、耐高温性能等的数据，也请一并提供。
实施例1
按质量比铅锌尾矿(取自衡阳水口山矿务局)：NaOH：水＝1：1：3的比例，浸出铅锌尾矿，恒温90℃搅拌2h后过滤、105℃下烘干24h时间、球磨，得到碱浸铅锌渣。
将氢氧化钠按22.37:100的质量比加入模数为2.8的水玻璃中，配制得到模数为1.2的碱激发剂。
常温常压下，将247.5g偏高岭土和202.5g碱浸铅锌渣均匀混合，146.3g碱激发剂和78.7g水混合，将固体混合物倒入液体混合物中，搅拌30秒后，加入1350g标准砂，继续搅拌均匀，得到碱浸铅锌渣地聚物。
将得到的碱浸铅锌渣进行XRD分析，结果如图1所示，图1为本发明实施例1中碱浸铅锌渣的XRD图，有图1可知，碱浸铅锌渣的主要成分为SiO2和Al2O3。
将产物进XRD分析，参见图2，由图2可知，碱浸铅锌渣地聚物发生聚合反应，且生成了Na2Al2Si3O10·2H2O及Na6Si8O19等符合地聚合物特征的物质。依据戴维德维斯的理论推测其部分反应如下式(3.1)及(3.2)。
将本实施例中的碱浸铅锌渣地聚物注入模具，养护28天后进行抗压和抗折强度的测试。结果为：抗压强度为49.6MPa，抗折强度为7.2MPa。
比较例1
采用实施例1中的碱浸铅锌渣；
将氢氧化钠按16.78:100的质量比加入模数为2.8的水玻璃中，配制得到模数为1.4的碱激发剂。常温常压下，将247.5g偏高岭土和202.5g碱浸铅锌渣均匀混合，135g碱激发剂(模数为1.4)和90g水混合，将固体混合物倒入液体混合物中，搅拌30秒后，加入1350g标准砂，继续搅拌均匀，得到碱浸铅锌渣地聚物。
将本实施例中的碱浸铅锌渣地聚物注入模具，养护28天后进行抗压和抗折强度的测试。结果为：抗压强度为33.2MPa，抗折强度为5.3MPa。
比较例2
采用实施例1中的碱浸铅锌渣；
将氢氧化钠按12.58:100的质量比加入模数为2.8的水玻璃中，配制得到模数为1.6的碱激发剂。
常温常压下，将315g偏高岭土和135g碱浸铅锌渣均匀混合，135g碱激发剂(模数为1.6)和90g水混合，将固体混合物倒液体混合物中，搅拌30秒后，加入1350g标准砂，继续搅拌均匀，得到碱浸铅锌渣地聚物。
将本实施例中的碱浸铅锌渣地聚物注入模具，养护28天后进行抗压和抗折强度的测试。结果为：抗压强度为35.6MPa，抗折强度为5.3MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碱浸铅锌渣地聚物，由以下成分制得：
偏高岭土：245～250重量份；碱浸铅锌渣：200～205重量份；碱激发剂：145～147重量份；标准砂：1345～1355重量份；水：77～80重量份；
所述碱浸铅锌渣为碱浸电解生产金属锌粉产生的废渣。
2.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱浸铅锌渣含有以下质量分数的成分：
C：18.5％，O：38.2％，Si：10.5％，Al：4.4％，Zn：8.5％，Pb：8.4％，Ca：3.8％，Fe：1.1％，Mg：0.4％，Na：4.8％，S：1.1％，余量为不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱浸铅锌渣按照以下方法制得：
将铅锌尾矿、氢氧化钠和水混合，80～90℃下恒温搅拌2～3小时后过滤，烘干后进行球磨，得到碱浸铅锌渣。
4.根据权利要求3所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述铅锌尾矿、氢氧化钠和水的质量比为1：(0.5～2)：(1～5)。
5.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述偏高岭土的重量份数为247.5份。
6.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱浸铅锌渣的重量份数为202.5份。
7.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱激发剂为氢氧化钠的水玻璃溶液。
8.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱激发剂的模数为1.2。
9.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述碱激发剂的重量份数为146.3份。
10.根据权利要求1所述的碱浸铅锌渣地聚物，其特征在于，所述标准砂的重量份数为1350份。
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