CN116535118A - 一种钼尾矿陶粒及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钼尾矿陶粒及其制备方法和应用，用于解决钼尾矿的资源化利用，同时降低在制备钼尾矿陶粒混凝土的过程中能耗较大的问题。一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉60‑80份、水泥10‑20份、引气减水剂2‑4份、可再分散性乳胶粉5‑10份、纤维素1‑2份、铝粉2‑5份、硅粉5‑8份、水10‑20份。钼尾矿粉为主要组分，实现钼尾矿的资源化利用，同时，钼尾矿粉与水泥结合形成陶粒，无需烧结、煅烧、蒸养工序，大幅降低制备钼尾矿陶粒的能耗。还提供了一种钼尾矿陶粒的应用，可应用于轻质混凝土的原料，在保障混凝土强度的同时达到钼尾矿的资源化利用。

Description

一种钼尾矿陶粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种钼尾矿陶粒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。

国内建筑走向建筑工业化、高层化、大跨度化，由此对混凝土提出了轻质高强的要求。陶粒混凝土具有轻质、高强、保温隔热、隔音等优越性能，在满足住宅舒适性的同时，还可以有效降低产品自重，降低产品运输和安装成本，同时提高结构的抗震性能。但在制备钼尾矿陶粒混凝土的过程中需要进行煅烧、烧结等工序，因而能耗较大，不符合可持续发展战略，经济效益以及社会效益较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决钼尾矿的资源化利用，同时降低在制备钼尾矿陶粒混凝土的过程中能耗较大的问题，提供了一种钼尾矿陶粒及其制备方法和应用。

第一方面，一种钼尾矿陶粒，采用如下技术方案：

一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉60-80份、水泥10-20份、引气减水剂2-4份、可再分散性乳胶粉5-10份、纤维素1-2份、铝粉2-5份、硅粉5-8份、水10-20份。

通过采用上述技术方案，钼尾矿粉为主要组分，实现钼尾矿的资源化利用，同时，钼尾矿粉与水泥结合形成陶粒，无需烧结、煅烧、蒸养工序，大幅降低制备钼尾矿陶粒的能耗。

引气减水剂掺入混凝土中，可以引入微小气泡，改善混凝土的和易性，减少混凝土的泌水和沉降，提高钼尾矿陶粒的耐久性和抗侵蚀能力。同时改善钼尾矿陶粒的物理力学性能的基础上，可大幅提高混凝土的抗冻融性、抗冻性、抗渗性等耐久性能。

可再分散性乳胶粉的加入，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，此外也赋予了混合砂浆可再分散性乳胶粉质的应力场分散作用。胶粉有一定的吸水性，和纤维素醚一起充裕侵及基层原料的表面，使基层与新刮腻子的表面特性接近，从而提升了吸附性，使其粘结特性大大增加。降低混合砂浆的延展性模貝，提升变形可再分散性乳胶粉能力，减少开裂情况。提升混合砂浆的耐磨性能。

纤维素的添加可以有效阻止钼尾矿陶粒收缩裂缝的现象，同时明显提升钼尾矿陶粒的力学性能以及改善钼尾矿陶粒的耐久性。

硅粉作为一种辅助胶凝材料改善水泥浆体的微结构，具有很高的火山灰活性，硅粉中的二氧化硅是酸性氧化物，与中强碱氢氧化钙发生发硬，发生二次水化反应生成水化硅酸钙凝胶，消耗氢氧化钙，且生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化硅酸钙，该反应使凝胶体组成得到优化，质量得到提高能显著提高制品的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。

而加入一定量的铝粉，铝粉在钼尾矿粉与水泥结合形成陶粒过程中，铝粉与水泥水化过程中产生的氢氧根离子反应产生氢气，形成大量微气泡，使制备得到陶粒制品内部产生多孔结构。上述各组分协同作用，可以得到密度低、强度高的钼尾矿陶粒，同时可以大大降低陶粒的吸水性能。

优选的，所述钼尾矿粉比表面积为550-650m²/kg。

通过采用上述技术方案，控制钼尾矿粉的比表面积，增强钼尾矿粉在混料中的分散性。

优选的，所述引气减水剂为木质素磺酸盐、烷基芳香基磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸盐中的一种。

优选的，所述可再分散性乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种。

优选的，所述纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。

第二方面，一种钼尾矿陶粒的制备方法，采用如下技术方案：

一种钼尾矿陶粒制备方法，包括如下步骤：

步骤1)，将钼尾矿粉、水泥、可分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉按比例称重混合均匀，加入比例的水和引气减水剂充分搅拌均匀，经过成球形成5-20mm的球体；

步骤2)，将步骤1)得到的球体静停5-10h，然后覆膜保温保湿养护28天即可得到钼尾矿陶粒。

通过采用上述技术方案，将各组分按比例混合经过成球工艺形成球体，静停之后覆膜养护即可得到钼尾矿陶粒，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的同时大幅降低能耗。

第三方面，一种钼尾矿陶粒的应用，采用如下技术方案：

上述任一所述的钼尾矿陶粒可应用于轻质混凝土。

通过采用上述技术方案，钼尾矿陶粒作为轻质混凝土的原料，实现在保障轻质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。

钼尾矿粉：比表面积550-650m²/kg，具体为将细度模数为1.5的钼尾矿干燥磨细，制备成比表面积为580kg/m3的粉末备用；下述实施例中采用的钼尾矿的化学成分质量百分比如下表所示：

水泥：p.o42.5及以上标号水泥均可使用，市售产品，下述实施例中采用的水泥的技术指标如下表：

硅粉：二氧化硅含量90％及以上；市售产品，下述实施例中采用的硅粉的化学成分质量百分比如下表所示：

项目

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

IL

其他成分

硅灰

94.58％

0.46％

0.15％

0.53％

0.37％

2.37％

1.54％

引气减水剂为木质素磺酸盐、烷基芳香基磺酸盐、聚羧酸盐，均为市售产品。

铝粉为市售产品，下述实施例中采用的铝粉可以选择粒度为80目～100目。

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。

实施例1

实施例1提供的一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉60份、水泥10份、引气减水剂2份、可分散性乳胶粉5份、纤维素1份、铝粉2份、硅粉5份、水10份。

其中，钼尾矿粉比表面积为550m²/kg；水泥标号为42.5；引气减水剂为木质素磺酸盐；分散性胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；纤维素为甲基纤维素。

其制备方法包括如下步骤：

步骤1)，搅拌机中先加入上述比例的钼尾矿粉、水泥、可再分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉搅拌1min；加入上述比例的水、引气减水剂搅拌1min；拌合物经过成球形成10mm的陶粒球。

步骤2)，陶粒球成型后静停5h，然后覆膜保温保湿养护28天出厂。

实施例2

实施例2提供的一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉70份、水泥15份、引气减水剂3份、可再分散性乳胶粉8份、纤维素2份、铝粉4份、硅粉7份、水15份。

其中，钼尾矿粉比表面积为600m²/kg；水泥标号为42.5；引气减水剂为烷基芳香基磺酸盐，可分散性乳胶粉为醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物；纤维素为乙基纤维素；

其制备方法包括如下步骤：

步骤1)，搅拌机中先加入上述比例的钼尾矿粉、水泥、可再分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉搅拌1min；加入上述比例的水、引气减水剂搅拌1min；拌合物经过成球形成10mm的陶粒球。

步骤2)，陶粒球成型后静停8h，然后覆膜保温保湿养护28天出厂。

实施例3

实施例2提供的一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉80份、水泥20份、引气减水剂4份、可再分散性乳胶粉10份、纤维素2份、铝粉5份、硅粉8份、水20份。

其中，钼尾矿粉比表面积为650m²/kg；水泥标号为42.5；引气减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物；可再分散性乳胶粉为丙烯酸共聚物；纤维素为乙基纤维素。

其制备方法包括如下步骤：

步骤1)，搅拌机中先加入上述比例的钼尾矿粉、水泥、可再分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉搅拌1min；加入上述比例的水、引气减水剂搅拌1min；拌合物经过成球形成10mm的陶粒球。

步骤2)，陶粒球成型后静停10h，然后覆膜保温保湿养护28天出厂。

实施例4-5提供的一种钼尾矿陶粒，水泥标号为42.5；引气减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物；可再分散性乳胶粉为丙烯酸共聚物；纤维素为乙基纤维素。

实施例4

实施例4提供的一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉75份、水泥10份、引气减水剂2份、可再分散性乳胶粉5份、纤维素1份、铝粉3份、硅粉6份、水15份。

其制备方法包括如下步骤：

步骤1)，搅拌机中先加入上述比例的钼尾矿粉、水泥、可再分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉搅拌1min；加入上述比例的水、引气减水剂搅拌1min；拌合物经过成球形成10mm的陶粒球。

步骤2)，陶粒球成型后静停5h，然后覆膜保温保湿养护28天出厂。

实施例5

实施例5提供的一种钼尾矿陶粒与实施例4的区别在于，实施例5提供的一种钼尾矿陶粒，包括以下重量份组分：钼尾矿粉67份、水泥15份、引气减水剂3份、可再分散性乳胶粉6份、纤维素1份、铝粉3份、硅粉8份、水15份。

对比例

对比例1-4提供的一种钼尾矿陶粒与实施例5的区别在于，对比例1-4钼尾矿陶粒的组分见下表1。

表1

对比例1

对比例1提供的一种钼尾矿陶粒与实施例5的区别在于，对比例1中可再分散性乳胶粉等量替换为纤维素。

对比例2

对比例2提供的一种钼尾矿陶粒与实施例5的区别在于，对比例2中纤维素等量替换为可再分散性乳胶粉。

对比例3

对比例3提供的一种钼尾矿陶粒与实施例5的区别在于，对比例3中铝粉等量替换为钼尾矿粉。

对比例4

对比例4提供的一种钼尾矿陶粒与实施例5的区别在于，对比例4中硅粉等量替换为钼尾矿粉。

应用例

应用例1

应用例1采用实施例4提供的钼尾矿陶粒应用于C10、C20、C30强度等级混凝土的组分。

应用例2

应用例2采用实施例5提供的钼尾矿陶粒应用于C10、C20、C30强度等级混凝土的组分。

性能测试

对实施例1-5以及对比例1-4所提供的钼尾矿陶粒的堆积密度、筒压强度、1h吸水率、软化系数、烧失量以及含泥量进行性能测试，见下表2。应用例1提供的不同等级强度混凝土组分见下表3，应用例2提供的不同等级强度混凝土组分见下表4。

表2

项目	堆积密度kg/m3	筒压强度MPa	1h吸水率％	软化系数	烧失量％
						实施例1	1000	3.6	7.9	0.95	2.39
实施例2	1000	4.0	8.5	0.94	2.42
						实施例3	1100	3.8	8.1	0.88	2.48
实施例4	1000	3.9	8.3	0.92	2.43
						实施例5	1100	4.3	7.5	0.96	2.40
对比例1	1300	3.5	8.8	0.85	2.43
						对比例2	900	3.2	11.2	0.72	2.41
对比例3	1200	3.0	9.6	0.80	2.45
						对比例4	1100	3.4	10.5	0.69	2.36

表3

表4

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 (7)

1.一种钼尾矿陶粒，其特征在于，包括以下重量份组分：钼尾矿粉60-80份、水泥10-20份、引气减水剂2-4份、可再分散性乳胶粉5-10份、纤维素1-2份、铝粉2-5份、硅粉5-8份、水10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种钼尾矿陶粒，其特征在于，所述钼尾矿粉比表面积为550-650m²/kg。

3.根据权利要求1所述的一种钼尾矿陶粒，其特征在于，所述引气减水剂为木质素磺酸盐、烷基芳香基磺酸盐、聚羧酸盐中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种钼尾矿陶粒，其特征在于，所述可分散性乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种钼尾矿陶粒，其特征在于，所述纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或多种。

6.如权利要求1-5任一所述的一种钼尾矿陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，将钼尾矿粉、水泥、可再分散性乳胶粉、纤维素、铝粉、硅粉按比例称重混合均匀，加入比例的水和引气减水剂充分搅拌均匀，经过成球形成5-25mm的球体；

步骤2)，将步骤1)得到的球体静停5-10h，然后覆膜保温保湿养护28天即可得到钼尾矿陶粒。

7.一种钼尾矿陶粒的应用，其特征在于，如权利要求1-5任一所述钼尾矿陶粒可应用于轻质混凝土。