CN116514428A - 一种钼尾矿粉人造骨料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钼尾矿粉人造骨料及其制备方法和应用，用于解决钼尾矿的资源化利用的问题。一种钼尾矿粉人造骨料，由粉料组分和液体组分组成，所述液体组分为所述粉料组分的15‑35w份；以每立方米人造骨料计，所述粉料组分包括以下组分：钼尾矿粉50‑70份、水泥10‑25份、矿渣粉3‑12份、硅灰5‑10份；所述液体组分包括以下组分：水玻璃35‑55份、氢氧化钠2.5‑4.5份、减水剂0.2‑0.5份、水40‑65份。钼尾矿粉为主要组分，与水泥、矿渣粉、硅灰混合并在液体组分的黏粘作用下形成球状骨料，得到的骨料解决了钼尾矿的资源化利用，减少对环境的污染。还提供了一种钼尾矿粉人造骨料的制备方法和应用，可作为于混凝土的原料，在保障混凝土强度的同时达到钼尾矿的资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种钼尾矿粉人造骨料及其制备方法和应用。
背景技术
随着国民经济的高速发展，钼金属的需求量逐渐增加，钼金属具有高导电率、高强度、高熔点、耐腐蚀等特性，被广泛应用于合金、化工、电子等领域。我国钼矿石的开采量及处理量也快速增加，钼尾矿是选取金属钼后留下的尾矿，我国是全球最大的钼资源国，但由于钼矿石钼品位低，在现有传统技术提取钼资源的过程中，占矿石开采量的95％以上会以尾矿排出。这些钼尾矿的堆积不仅浪费资源、占用土地，而且还对周围环境造成污染，如何实现钼尾矿的资源化利用是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
钼尾矿的综合利用主要集中在钼尾矿中有价元素的提取以及新型材料的制备。此外，钼尾矿中含有一些硅酸盐类矿物，因此以钼尾矿粉作为掺合料成为钼尾矿资源合理利用的又一重要思路。其资源化综合利用已成为我国保护生态环境、消除尾矿库安全隐患等亟待解决的重大问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决钼尾矿的资源化利用的问题，提供了一种钼尾矿粉人造骨料及其制备方法和应用。
第一方面，一种钼尾矿粉人造骨料，采用如下技术方案：
一种钼尾矿粉人造骨料，包括粉料组分和液体组分，以每立方米人造骨料计，所述粉料组分含有以下重量份组分：钼尾矿粉50-70份、水泥10-25份、矿渣粉3-12份、硅灰5-10份，石膏1-4份；所述液体组分占所述粉料组分质量百分比的15wt％-35wt％。
通过采用上述技术方案，钼尾矿粉为主要组分，并在胶凝材料水泥、矿渣粉、硅灰、石膏以及液体组分的黏粘作用下形成球状骨料，得到的骨料解决了钼尾矿的资源化利用，减少对环境的污染。
硅灰可以改善水泥浆体的微结构，其具有优异的活性，硅灰中的二氧化硅与氢氧化钙发生二次水化反应生成强度更高、稳定性优异的水化硅酸钙凝胶，使凝胶体组成得到优化，质量得到提高，制品的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。石膏的加入可以控制水泥水化速度，与硅灰以及液体组分共同作用，可以调节水化反应时间，进而调整凝结时间，使凝结速度与硬化时间达到最优，从而提高人造骨料产品的整体强度，降低干缩变形。
水玻璃具有一定的粘度，更容易形成球形骨料；减水剂加入增强了水泥颗粒的分散性，有效增强了水泥拌合物的流动性，同时，减水剂在一定程度上起到润滑作用以及空间位阻作用，进一步优化了水泥拌合物的流动性以及保持稳定的坍落度。
进一步地，以所述液体组分的重量份数计，所述液体组分包括：水玻璃35-55份、氢氧化钠2.5份-4.5份、减水剂0.2份-0.5份、水40份-65份，各组分之和为100份；其中，水玻璃模数为1～2。
进一步地，以每立方米人造骨料计，所述粉料组分还包括可再分散性乳胶粉2-5份、纤维素1-2份。
通过采用上述技术方案，可再分散性乳胶粉提升了混合砂浆的抗拉强度，从而增强了混合砂浆的抗冲击韧性，此外也赋予了水泥拌合物的应力场分散作用。此外，可再分散性乳胶粉有一定的吸水性，和纤维素一起充裕侵及胶凝材料的表面，可以提升胶凝材料表面的吸水性，进而可以适当延缓胶凝材料与碱性激发剂之间的相互作用时间，进一步配合一定量的硅灰、石膏、水玻璃和氢氧化钠，调整硬化速度，减少钼尾矿粉人造骨料的开裂情况，使制备得到的钼尾矿粉人造骨料强度大多最佳，同时提升钼尾矿粉人造骨料的耐磨性能。
进一步地，所述液体组分还包括三乙醇胺，三乙醇胺的用量为水泥用量的0.005wt％～0.015wt％。
通过采用上述技术方案，三乙醇胺及其盐溶液作为水泥熟料研磨工艺中的工程外加剂、早强剂，不仅可以提高水泥拌合物的流动性和装填密度，同时提高早期强度和抗渗性能作用。
优选的，所述钼尾矿粉比表面积550-650m2/kg。
通过采用上述技术方案的情况下，控制钼尾矿粉的比表面积可以使得钼尾矿人造骨料中具有优异的接触面积，构成结构更加紧实，同时钼尾矿粉可在水泥拌合物中充分分散。
优选的，所述减水剂选自木质素系减水剂、萘磺酸盐系减水剂、水溶性树脂减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种。
通过采用上述技术方案的情况下，对减水剂的类型进行限定，使水泥拌合物具有高效的减水作用，以及使其保持优异的流动性和坍落度。
优选的，所述纤维素选自甲基纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种。
第二方面，本发明还提供一种钼尾矿粉人造骨料的制备方法，应用于上述钼尾矿粉人造骨料，包括以下步骤：
步骤(1)，将钼尾矿粉、水泥、矿渣粉、硅灰按配方量称重混合均匀，得到粉料组分；
步骤(2)，按配方量将水玻璃、氢氧化钠、减水剂、水混合均匀，得到液体组分；
步骤(3)，步骤(1)得到的粉料组分继续进行搅拌，按配方量将步骤(2)得到的液体组分均匀喷入混料中，混料成球形人造骨料预制品；
步骤(4)，将步骤(3)得到的球形人造骨料预制品堆放并用塑料薄膜覆盖自然养护28天，得到钼尾矿人造骨料。
通过采用上述技术方案的情况下，将各组分按比例混合经过拌合形成球体，养护即可得到钼尾矿人造骨料，该制备方法无需进行煅烧、烧结，同时无需进行蒸养工序，实现钼尾矿的资源化利用。
进一步地，向所述步骤(1)中还添加石膏1-4份、可再分散性乳胶粉2-5份、纤维素1-2份；和/或，向所述步骤(2)中还添加三乙醇胺，所述三乙醇胺添加量为水泥用量的0.005wt％～0.015wt％。
第三方面，一种钼尾矿粉人造骨料的应用，采用如下技术方案：
一种钼尾矿粉人造骨料的应用，采用上述任一所述的钼尾矿人造骨料应用于混凝土。
通过采用上述技术方案的情况下，钼尾矿人造骨料作为混凝土的原料，实现在保障混凝土抗压强度的同时使得钼尾矿进行资源化利用。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明所述的作进一步具体描述。为描述简便需要，本文件无法穷举本发明所包含的所有可替代技术特征和实施方案，因此本领域的技术人员应知晓，本实施例内的任何技术特征和实施方案均不限制本发明的保护范围，该保护范围包括所有本领域技术人员不付出创造性劳动所采取的任何替代技术特征和实施方案。具体来说，将本发明中的任意技术特征进行替换或将本发明提供的任意两个及以上技术特征进行相互组合所得到的实施方案均应在本发明的保护范围内。实施例中未注明具体技术和条件者，按照本领域内文献所描述的技术和条件或按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购得到的常规产品。示例的，下述实施例中采用的具体组分如下所示：
钼尾矿粉：比表面积550-650m2/kg；
水泥：p.o42.5及以上标号水泥均可使用；
矿渣粉：S95级以上均可使用；
硅粉：二氧化硅含量90％及以上；
石膏：市售脱硫石膏，控制水泥水化速度，调节凝结时间，提高产品强度，降低干缩变形；
可再分散性乳胶粉：聚合物改性材料，桥接在产品中，作为各组分之间的弹性纽带，使具有柔性，改性网状结构使产品能抵抗冲击而不受损；
水玻璃和氢氧化钠：市售硅酸钠溶液加氢氧化钠，调节水玻璃模数
1.0-2.0，与粉料组分中的胶凝材料中含有的二氧化钙、氧化铝发生反应形成地聚物，并激发粉料发生水化反应；
减水剂：搅拌站常用外加剂，固含量30％以上，减水率25％以上，可以起到减水保坍作用保持拌合物流动性和和易性。
实施例1
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，包括粉料组分和液体组分，以每立方米人造骨料计，粉料组分包括以下组分：钼尾矿粉50份、水泥25份、矿渣粉12份、硅灰5份、石膏4份、纤维素1份；液体组分占粉料组分的15.7％。其中，液体组分中，以液体组分的重量份数计，液体组分包括：水玻璃35份、氢氧化钠2.5份、减水剂0.4份、水62.1份。
其中，钼尾矿粉比表面积为550m2/kg；水玻璃模数为1；水泥标号为42.5；减水剂为木质素磺酸盐。
其制备方法包括如下步骤：
步骤(1)，将钼尾矿粉、水泥、矿渣粉、硅灰、石膏、纤维素按配方量称重混合均匀，得到粉料组分；
步骤(2)，按配方量将水玻璃、氢氧化钠、减水剂、水溶解混合均匀，得到液体组分；
步骤(3)，步骤(1)得到的粉料组分继续进行搅拌，按配方量将步骤(2)得到的液体组分均匀喷入混料中，混料成球形人造骨料预制品；
步骤(4)，将步骤(3)得到的球形人造骨料预制品堆放并用塑料薄膜覆盖自然养护28天，得到钼尾矿人造骨料。
实施例2-5提供的一种钼尾矿粉人造骨料，以每立方米人造骨料计，粉料组分的组成以及液体组分占粉料组分的质量百分比见表1，其中，各实施例中液体组分的组成中，各组分的含量以液体组分的重量份数计，见表2。
表1每立方米钼尾矿粉人造骨料的组成
表2
实施例2
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，具体组成见表1和表2，其中，液体组分为粉料组分的23.4w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为聚羧酸系减水剂。其制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，具体组成见表1和表2，其中，液体组分为粉料组分的31.2w％；钼尾矿粉比表面积为650m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为聚羧酸系减水剂。其制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，具体组成见表1和表2，其中，液体组分为粉料组分的30.5w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为2；减水剂为萘磺酸盐系减水剂。其制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，具体组成见表1和表2，其中，液体组分为粉料组分的34.7w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为水溶性树脂减水剂。其制备方法与实施例1相同。
实施例6-10提供的一种钼尾矿粉人造骨料，以每立方米人造骨料计，粉料组分的组成以及液体组分占粉料组分的质量百分比见表3，其中，各实施例中液体组分的组成中，各组分的含量以液体组分的重量份数计见表4。
表3
表4
实施例6
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，以每立方米钼尾矿粉人造骨料计，粉料组分的组成以及液体组分占粉料组分的质量百分比见表3，其中，各实施例中液体组分的组成中，各组分的含量以液体组分的重量份数计，见表4。该实施例中，钼尾矿粉比表面积为550m2/kg，水玻璃模数为1，水泥标号为42.5，减水剂为木质素系减水剂，纤维素为甲基纤维素醚。
其制备方法包括如下步骤：
步骤(1)，将钼尾矿粉、水泥、矿渣粉、硅灰、石膏、可再分散性乳胶粉、纤维素按配方量称重混合均匀，得到粉料组分；
步骤(2)，按配方量将水玻璃、氢氧化钠、减水剂、水、三乙醇胺溶解混合均匀，得到液体组分；
步骤(3)，步骤(1)得到的粉料组分继续进行搅拌，按配方量将步骤(2)得到的液体组分均匀喷入混料中，混料成球形人造骨料预制品；
步骤(4)，将步骤(3)得到的球形人造骨料预制品堆放并用塑料薄膜覆盖自然养护28天，得到钼尾矿人造骨料。
实施例7
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，粉料组分和液体组分的组成配比见表3和表4，其中，液体组分为粉料组分的24.3w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为聚羧酸系减水剂，纤维素为甲基纤维素。其制备方法与实施例6相同。
实施例8
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料中，粉料组分和液体组分的组成配比见表3和表4，其中，液体组分为粉料组分的30.5w％；钼尾矿粉比表面积为650m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为聚羧酸系减水剂，纤维素为羟丙基甲基纤维素。其制备方法与实施例6相同。
实施例9
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，粉料组分和液体组分的组成配比见表3和表4，其中，液体组分为粉料组分的29.8w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为2；减水剂为萘磺酸盐系减水剂，纤维素为羟乙基纤维素。其制备方法与实施例6相同。
实施例10
本实施例提供的一种钼尾矿粉人造骨料，粉料组分和液体组分的组成配比见表3和表4，其中，液体组分为粉料组分的31.4w％；钼尾矿粉比表面积为600m2/kg；水玻璃模数为1；减水剂为水溶性树脂减水剂，纤维素为甲基纤维素醚。其制备方法与实施例6相同。
对比例1
对比例1与实施例7相比，将石膏等量替换为氢氧化钠，其他原料组成不变。
对比例2
对比例2与实施例7相比，将石膏等量替换为硅灰，其他原料组成不变。
对比例3
对比例3与实施例7相比，将可再分散性乳胶粉等量替换为纤维素，其他原料组成不变。
对比例4
对比例4与实施例7相比，将纤维素等量替换为可再分散性乳胶粉，其他原料组成不变。
性能测试
对实施例1-10和对比例1～4所提供的钼尾矿人造骨料的压碎值指标、吸水率、表观密度、坚固性、放射性进行性能测试，见下表5。
表5
由实施例1～10以及对比例1～4的测试结果可知：石膏与水玻璃、氢氧化钠协同作用，配合一定量的硅灰，可以用于调整凝胶材料的水化速度，获得合适的水化速度，从而保证钼尾矿骨料具有物理性能。
应用例1
本应用例采用实施例7提供的钼尾矿人造骨料应用于C10、C20、C30强度等级混凝土的组分。
应用例2
本应用例采用实施例8提供的钼尾矿人造骨料应用于C10、C20、C30强度等级混凝土的组分。
应用例1提供的不同等级强度混凝土组分见下表6，应用例2提供的不同等级强度混凝土组分见下表7。
表6
表7
对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，包括粉料组分和液体组分，以每立方米人造骨料计，所述粉料组分含有以下重量份组分：钼尾矿粉50-70份、水泥10-25份、矿渣粉3-12份、硅灰5-10份，石膏1-4份；所述液体组分占所述粉料组分质量百分比的15wt％-35wt％。
2.根据权利要求1所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，以所述液体组分的重量份数计，所述液体组分包括：水玻璃35-55份、氢氧化钠2.5份-4.5份、减水剂0.2份-0.5份、水40份-65份；其中，水玻璃模数为1～2。
3.根据权利要求1或2所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，以每立方米人造骨料计，所述粉料组分还包括纤维素1-2份、可再分散性乳胶粉2-5份。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，所述液体组分还包括三乙醇胺，所述三乙醇胺的用量为水泥用量的0.005wt％～0.015wt％。
5.根据权利要求1所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，所述钼尾矿粉比表面积550-650m2/kg。
6.根据权利要求2所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，所述减水剂选自木质素系减水剂、萘磺酸盐系减水剂、水溶性树脂减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种。
7.根据权利要求3所述的一种钼尾矿粉人造骨料，其特征在于，所述纤维素选自甲基纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种。
8.一种钼尾矿粉人造骨料的制备方法，应用于权利要求1-7任一所述的钼尾矿粉人造骨料，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)，将钼尾矿粉、水泥、矿渣粉、硅灰按配方量称重混合均匀，得到粉料组分；
步骤(2)，按配方量将水玻璃、氢氧化钠、减水剂、水混合均匀，得到液体组分；
步骤(3)，步骤(1)得到的粉料组分继续进行搅拌，按配方量将步骤(2)得到的液体组分均匀喷入混料中，混料成球形人造骨料预制品；
步骤(4)，将步骤(3)得到的球形人造骨料预制品堆放并用塑料薄膜覆盖自然养护28天，得到钼尾矿人造骨料。
9.根据权利要求8所述钼尾矿粉人造骨料的制备方法，其特征在于，向所述步骤(1)中还添加石膏1-4份、可再分散性乳胶粉2-5份、纤维素1-2份；和/或，向所述步骤(2)中还添加三乙醇胺，所述三乙醇胺添加量为水泥用量的0.005wt％～0.015wt％。
10.一种钼尾矿粉人造骨料的应用，其特征在于，采用上述1-7任一所述的钼尾矿人造骨料应用于混凝土。
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