CN116102270A - 一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于资源综合利用和建筑用材料技术领域，具体提供的是一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，具体制备步骤如下：以花岗岩矿山覆土层、风化层提取山砂后的剩余部分为基体，主要有提取前筛除的洗砂泥以及球磨过程中剔除的弱物质，与机制砂滤饼按重量配比混合均匀，洗砂泥：弱物质：滤饼＝40％～70％：15％～45％：7％～30％，经800～900℃煅烧，退火冷却粉磨，在水玻璃及氢氧化钠激发的作用下即可产生胶凝特性。上述新型胶凝材料的制备，工艺简单，实现了矿山固废的资源化利用，是一种新型的绿色低碳胶凝材料。
Description
技术领域
本发明属于资源综合利用和建筑用材料技术领域，主要是一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法。
背景技术
砂石骨料矿山在开采、生产过程中，会产生大量的覆土、石粉、滤饼固废。现有技术对骨料矿山固废的处理，还是以堆排为主，造成了土地资源的浪费，且严重破坏生态环境。覆土除少量用于矿山复垦之外，其余的仍做堆排处理，占用空间；部分石粉也有作填料应用于混凝土中，但水泥基胶凝材料对粒径小于0.075mm的颗粒敏感，造成石粉的掺量有限，无法大量应用；滤饼中含有的絮凝剂，易吸附减水剂等外加剂，使外加剂失效。
碳中和是全世界关注的热点。现有的建筑仍以水泥基胶凝材料为主，但水泥生产过程释放大量的CO2。推动碳中和目标的实现，势必要减少水泥的碳排放或采用新的胶凝材料来代替水泥。例如，内蒙古科技大学硕士论文《金川二矿磷石膏-矿渣基新型胶凝材料开发试验研究》，以工业固废磷石膏和唐钢渣粉为主要原料，并结合生石灰、氢氧化钠、芒硝等物质，制备出强度性能满足分层填充要求且经济性良好的一种新型胶凝材料。在专利方面，公开的有公告号CN201811200282.4的发明专利“利用工业废渣炉渣生产新型胶凝材料的方法”、CN201910634842.5“一种无熟料尾矿充填新型胶凝材料”、CN202111060709.7“一种含卤石膏脱色制备新型钙镁质胶凝材料的工艺”等，这些研究和专利表明利用各类固废制备新型胶凝材料是处置固废废弃物、资源化利用的一条重要途径。然而，针对花岗岩矿山覆土层、风化层以及骨料生产产生的尾渣为主要原料制备新型胶凝材料的研究还比较罕见，具体利用方案更是空白。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，由花岗岩矿山覆土层、风化层洗砂固废、机制砂滤饼制成，包括以下具体步骤：
(1)取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％；
(2)按重量配比关系称取各原料，强制搅拌均匀，得到混合物a；各原料组分的重量配比关系为：洗砂泥40％～70％、弱物质15％～45％、滤饼7％～30％；
(3)将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
(4)退火冷却后得到混合物b；
(5)将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
更进一步地，所述洗砂固废为花岗岩矿山覆土层、风化层提取山砂后剩余的洗砂泥和弱物质。
更进一步地，所述洗砂泥为花岗岩矿山覆土层、风化层在提取山砂之前去除的除硬物之外的所有物质，主要成为高岭土相、风化石英、风化长石、云母、有机质等。洗砂泥中的高岭土相，煅烧后形成无定形结构的偏高岭土，提供胶凝性能。所述洗砂泥中的有机质，煅烧后分解挥发，无不良作用。
更进一步地，所述弱物质为花岗岩矿山覆土层、风化层在提取山砂的球磨过程中剔除的软弱物质。主要成分为风化长石、风化石英、云母等，所述弱物质中风化长石，煅烧后形成活性长石，具有一定的胶凝活性。
更进一步地，所述机制砂滤饼为花岗岩矿山生产砂石骨料过程中产生的尾渣。
更进一步地，所述尾渣为花岗岩矿山干法生产骨料产生的石粉以及湿法生产骨料产生的滤饼。所述滤饼中含有絮凝剂，有机絮凝剂煅烧后分解挥发，无不良作用；无机絮凝剂含有铝元素，煅烧后可为偏高岭土提供聚合铝氧四面体所需的元素。
进一步地，所述原料中的其他物质，主要作为填料，调节胶凝强度，以及提供保水、改善流动性。
进一步地，所述新型胶凝材料的使用方法，需在水玻璃及氢氧化钠激发下，方才具有胶凝活性。
本发明所述的利用花岗岩矿山固废制备的新型胶凝材料包括以下有益效果：
(1)本发明所用主要原材料均为固体废弃物，有利于保护生态环境；
(2)本发明实现了花岗岩骨料矿山的覆土、滤饼、石粉等固体废弃物的综合协同利用，解决分别处置成本高、技术难的问题；
(3)本发明所述的新型胶凝材料对泥、粉类小颗粒不敏感，可使用含粉量较高的骨料制备高品质混凝土。
(4)本发明所述的新型胶凝材料胶凝速率快，成型后数小时便可达到终凝，可以极大提高制品的生产效率，如使用蒸养，还可缩短凝结时间并提高最终强度。
(5)本发明所述的新型胶凝材料，生产过程无CO2的释放，属于绿色低碳的新型无机胶凝材料。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征、优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所做的举例和说明，所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权力要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
实施例1：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥40％、弱物质36％、滤饼24％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例2：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥55％、弱物质28％、滤饼17％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例3：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥70％、弱物质17％、滤饼13％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例4：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥52％、弱物质15％、滤饼33％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例5：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥59％、弱物质30％、滤饼11％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例6：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥48％、弱物质45％、滤饼7％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例7：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥67％、弱物质23％、滤饼0％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例8：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥45％、弱物质40％、滤饼15％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
实施例9：本实施例利用花岗岩矿山固废制备新型胶凝材料的方法按以下步骤实施：
步骤一、取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％左右；
步骤二、按重量配比关系称取各原料，洗砂泥51％、弱物质19％、滤饼30％。
强制搅拌均匀，得到混合物a；
步骤三、将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
步骤四、退火冷却后得到混合物b；
步骤五、将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
上述实施例1～9各原料比例如表1所示：
表1实施例1～9各原料比例
| 洗砂泥(％) | 弱物质(％) | 滤饼(％) | |
| 实施例1 | 40 | 36 | 24 |
| 实施例2 | 55 | 28 | 17 |
| 实施例3 | 70 | 17 | 13 |
| 实施例4 | 52 | 15 | 33 |
| 实施例5 | 59 | 30 | 11 |
| 实施例6 | 48 | 45 | 7 |
| 实施例7 | 67 | 23 | 0 |
| 实施例8 | 45 | 40 | 15 |
| 实施例9 | 51 | 19 | 30 |
对上述实施例1～9中得到的新型胶凝材料进行性能检测。强度检测条件：激发剂选用水玻璃及氢氧化钠，固定碱当量30％、激发剂模数1.8、水固比0.6。检测结果见表2：
表2实施例1～9检测结果
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：由花岗岩矿山覆土层、风化层洗砂固废、机制砂滤饼制成，包括以下具体步骤：
(1)取洗砂泥及弱物质进行压滤，含水率控制在20％；
(2)按重量配比关系称取各原料，强制搅拌均匀，得到混合物a；各原料组分的重量配比关系为：洗砂泥40％～70％、弱物质15％～45％、滤饼7％～30％；
(3)将混合物a在焙烧炉中下煅烧2～4h，燃烧室温度控制在800～900℃；
(4)退火冷却后得到混合物b；
(5)将混合物b进行粉磨，磨至比表面积300m2/kg以上或45微米筛余小于30％，得到花岗岩矿山固废新型胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述洗砂固废为花岗岩矿山覆土层、风化层提取山砂后剩余的洗砂泥和弱物质。
3.根据权利要求2所述的利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述洗砂泥为花岗岩矿山覆土层、风化层在提取山砂之前去除的除硬物之外的所有物质。
4.根据权利要求2所述的利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述弱物质为花岗岩矿山覆土层、风化层在提取山砂的球磨过程中剔除的软弱物质。
5.根据权利要求1所述的利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述机制砂滤饼为花岗岩矿山生产砂石骨料过程中产生的尾渣。
6.根据权利要求5所述的利用花岗岩矿山固废生产的新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述尾渣为花岗岩矿山干法生产骨料产生的石粉以及湿法生产骨料产生的滤饼。
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|---|---|---|---|---|
| CN108358481A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-03 | 济南大学 | 一种风化细砂岩基水泥及其制备方法 |
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| CN112174558A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-05 | 湖南工学院 | 利用洗砂泥制备活性矿物掺合料的方法 |
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2022
- 2022-11-22 CN CN202211465389.8A patent/CN116102270A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117682781A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-12 | 昆明理工大学 | 一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法、用途及评价方法 |
| CN117682781B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-23 | 昆明理工大学 | 一种利用红层制备辅助胶凝材料的方法、用途及评价方法 |
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