CN112608048A - 一种金属尾矿胶凝材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属尾矿胶凝材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属尾矿胶凝材料，包括以下重量份的原料：一种金属尾矿胶凝材料，包括以下重量份的原料：金属尾矿70‑100份、胶凝材料0.1‑30份；制备方法：(1)称取各原料；(2)将金属尾矿与胶凝材料混合研磨，过筛，即得。本发明胶凝材料所使用的熟料含量不超过50％，同时可消耗大量堆积成山的金属尾矿，起到了“变废为宝”的作用；本发明制备方法为低成本的研磨工艺，无需煅烧即可直接使用，降低了生产成本；由本发明技术方案制得的泡沫混凝土专用胶凝材料水化热低，可连续施工，避免了传统施工中需要分层施工的低效问题。

Description

一种金属尾矿胶凝材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种金属尾矿胶凝材料及其制备方法和应用。
背景技术
在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。
在建筑、交通、市政领域中，泡沫混凝土作为保温、隔热、节能、填充、缓冲材料已经普遍应用，但大多均采用普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料，这必然导致水泥用量大，从而产生环保问题；同时，在连续作业中水泥水化热过大，由此会导致泡沫浆体水分蒸发、水泥水化不足和孔壁破损等问题，从而严重限制了泡沫混凝土的施工效率和工作性能。
随着国家在市政交通领域的大力发展，大体量泡沫混凝土作为基坑填充材料，受到各大业主、设计院和施工单位青睐。
因此，从环保和材料性能两方面考虑，一种采用低熟料和高矿物掺合料的泡沫混凝土专用胶凝材料应运而生。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属尾矿胶凝材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种金属尾矿胶凝材料，包括以下重量份的原料：金属尾矿70-100份、胶凝材料0.1-30份；
优选为：金属尾矿70-100份、胶凝材料0.1-30份和生石灰0.01-5份；
更优选为：金属尾矿70-90份、胶凝材料0.1-30份、生石灰0.01-5份和脱硫石膏0-5份。
本发明的有益效果在于：
本发明中，金属尾矿为选矿分选作业的产物中有用目标组分含量较低而无法用于生产的部分，含有大量的有色金属锡、锑、铅、锌、银、金、铟、镉以及非金属砷、硫等，而且其粒度细，物理化学性质稳定。本发明选择金属尾矿作为胶凝材料的主要原料，不仅可以节省能量消耗，降低制造费用，而且还提高了胶凝材料的产量和质量。
胶凝材料是硅酸盐工业中粘土或其他原料经粉碎混合成配合料，再经高温煅烧后粉碎成一定颗粒组成的粉料。本发明在胶凝材料中添加熟料，既可降低其他原料的可塑性，还可减少胶凝材料在干燥和烧成时的收缩。
生石灰又称烧石灰，主要成分为氧化钙，水化生成氢氧化钙，可激发矿物掺合料与其发生反应，生成水化硅酸钙。
脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，主要成分为二水硫酸钙CaSO4·2H2O，含量≥93％，与其它石膏粉相比较，脱硫石膏粉具有可再生、粒度小、成分稳定、有害杂质含量少和纯度高等特点。本发明在胶凝材料中添加脱硫石膏，在制备泡沫混凝土的过程中，一部分脱硫石膏参与水泥水化反应生成钙矾石晶体，其余的脱硫石膏颗粒起微集料的填充作用，大量的脱硫石膏超细颗粒均匀分散在浆体中，填充并细化了毛细孔和孔隙，改善了泡沫混凝土的孔结构，提高了泡沫混凝土的密实度。
进一步，上述金属尾矿为选矿厂在特定经济下将矿石磨细、选取“有用组分”后所排放的废弃物；具体为铜尾矿、铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、锑尾矿、钨尾矿、铝尾矿、镁尾矿、钾尾矿、镍尾矿和钴尾矿中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，变废为宝，把堆积成山的废弃物金属尾矿变为生产泡沫混凝土专用胶凝材料的原料。
进一步，上述胶凝材料为水泥和/或水泥熟料。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，金属尾矿中含有不规则、缺陷多的玻璃体，活性高，可与氢氧化钙发生反应。
一种金属尾矿胶凝材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述金属尾矿胶凝材料的重量份数称取各原料；
(2)将金属尾矿与胶凝材料混合研磨，过筛，即得金属尾矿胶凝材料。
进一步，上述步骤(2)中，在混合研磨前，将金属尾矿烘干至含水率不超过5％。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，控制含水率，减少研磨蒸发水分的过程。
进一步，上述步骤(2)中，过筛的筛网目数≥200目。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选筛网目数制得的原料粒径，降低了加工能耗，从而降低了成产成本。
本发明还请求保护一种如上述金属尾矿胶凝材料或上述制备方法制得的金属尾矿胶凝材料在制备泡沫混凝土和外墙保温材料中的应用。
进一步，上述金属尾矿胶凝材料在泡沫混凝土、气泡混合轻质土和外墙保温材料中的用量比例为(0-100)：1。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、与传统泡沫混凝土相比，本发明胶凝材料所使用的熟料含量不超过50％，同时可消耗大量堆积成山的金属尾矿，起到了“变废为宝”的作用；
2、本发明胶凝材料的制备方法是低成本的研磨工艺，无需煅烧即可直接使用，降低了生产成本；
3、由本发明技术方案制得的泡沫混凝土专用胶凝材料水化热低，可连续施工，避免了传统施工中需要分层施工的低效问题。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
金属尾矿胶凝材料，包括以下重量的原料：铜尾矿75kg、po52.5水泥25kg；
上述金属尾矿胶凝材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述金属尾矿胶凝材料的重量称取各原料；
(2)将铜尾矿烘干至含水率为5％，得到干燥物料；
(3)将干燥物料与po52.5水泥混合研磨，过200目筛，即得金属尾矿胶凝材料。
实施例2
金属尾矿胶凝材料，包括以下重量的原料：铁尾矿75kg、po52.5水泥20kg、生石灰3.5kg和脱硫石膏1.5kg；
上述金属尾矿胶凝材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述金属尾矿胶凝材料的重量称取各原料；
(2)将铁尾矿烘干至含水率为5％，得到干燥物料；
(3)将干燥物料与po52.5水泥、生石灰和脱硫石膏混合研磨，过250目筛，即得金属尾矿胶凝材料。
实施例3
金属尾矿胶凝材料，包括以下重量的原料：钼尾矿70kg、水泥熟料27kg、生石灰2kg和脱硫石膏1kg；
上述金属尾矿胶凝材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述金属尾矿胶凝材料的重量称取各原料；
(2)将钼尾矿烘干至含水率为3％，得到干燥物料；
(3)将干燥物料与水泥熟料、生石灰和脱硫石膏混合研磨，过300目筛，即得金属尾矿胶凝材料。
实施例4
金属尾矿胶凝材料，包括以下重量的原料：铅锌尾矿85kg、水泥熟料13kg、生石灰1kg和脱硫石膏1kg；
上述金属尾矿胶凝材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述金属尾矿胶凝材料的重量称取各原料；
(2)将铅锌尾矿烘干至含水率为3％，得到干燥物料；
(3)将干燥物料与水泥熟料、生石灰和脱硫石膏混合研磨，过400目筛，即得金属尾矿胶凝材料。
性能测试
各取实施例1-4制得的金属尾矿胶凝材料，然后分别按照80:20的质量比制备400kg/m3的泡沫混凝土试块，并分别测定其7天抗压强度和28天抗压强度。
测定结果如表1所示。
表1实施例1-4泡沫混凝土试块7天抗压强度和28天抗压强度
测定项目 7天抗压强度(MPa) 28天抗压强度(MPa)
实施例1 0.59 0.98
实施例2 0.62 1.02
实施例3 0.58 0.94
实施例4 0.60 0.97
由表1可知，由本发明实施例1-4金属尾矿胶凝材料制得的泡沫混凝土试块的7天抗压强度和28天抗压强度均达到了泡沫混凝土行业标准要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种金属尾矿胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：金属尾矿70-100份、胶凝材料0.1-30份。
2.根据权利要求1所述的一种金属尾矿胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：金属尾矿70-100份、胶凝材料0.1-30份和生石灰0.01-5份。
3.根据权利要求1所述的一种金属尾矿胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：金属尾矿70-90份、胶凝材料0.1-30份、生石灰0.01-5份和脱硫石膏0-5份。
4.根据权利要求1-3任一项所述金属尾矿胶凝材料，其特征在于，所述金属尾矿为选矿厂在特定经济下将矿石磨细、选取“有用组分”后所排放的废弃物。
5.根据权利要求4所述金属尾矿胶凝材料，其特征在于，所述金属尾矿为铜尾矿、铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、锑尾矿、钨尾矿、铝尾矿、镁尾矿、钾尾矿、镍尾矿和钴尾矿中的至少一种。
6.根据权利要求1-3任一项所述金属尾矿胶凝材料，其特征在于，所述胶凝材料为水泥和/或水泥熟料。
7.一种金属尾矿胶凝材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)按权利要求1-6任一项所述金属尾矿胶凝材料的重量份数称取各原料；
(2)将金属尾矿与胶凝材料混合研磨，过筛，即得所述金属尾矿胶凝材料。
8.根据权利要求7所述的一种金属尾矿胶凝材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在混合研磨前，将金属尾矿和金属尾矿烘干至含水率不超过5％。
9.根据权利要求7所述的一种金属尾矿胶凝材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述过筛的筛网目数≥200目。
10.一种如权利要求1-6任一项所述金属尾矿胶凝材料或权利要求7-9任一项所述制备方法制得的金属尾矿胶凝材料在制备泡沫混凝土、气泡混合轻质土和外墙保温材料中的应用。
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