CN116655334A - 一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尾矿处理技术领域，特别涉及一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆及其制备方法。本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，包括：水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿。本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆及其制备方法，能够提供一种二次利用钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆。
Description
技术领域
本发明涉及尾矿处理技术领域，特别涉及一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆及其制备方法。
背景技术
钒钛磁铁矿经过采矿、选矿后会产生大量的尾矿。
相关技术中，钒钛磁铁矿的尾矿难以利用。
因此，针对以上不足，急需一种能够利用钒钛磁铁矿尾矿的方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆及其制备方法，能够提供一种利用钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆。
第一方面，本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，包括：
水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿。
在一种可能的设计中，所述钒钛磁铁矿尾矿和所述石英砂的质量比为（2~13）：3。
在一种可能的设计中，所述钒钛磁铁矿尾矿和所述石英砂的质量比为（4~9）：6。
在一种可能的设计中，所述钒钛磁铁矿尾矿的粒度包括四个等级，四个等级均小于2.36mm。
在一种可能的设计中，所述钒钛磁铁矿尾矿的粒度等级包括2.36~1.18 mm、1.18~0.60 mm、0.60~0.30 mm、0.30~0.15 mm；
粒度等级由粗到细的质量占比递增或持平。
在一种可能的设计中，所述粒度等级由粗到细的质量比为2：2：3：3。
在一种可能的设计中，所述粒度等级由粗到细的质量比为1：2：3：4。
在一种可能的设计中，还包括木质纤维素。
在一种可能的设计中，所述木质纤维素在水泥砂浆中的质量份数为0.1~0.3%。
第二方面，本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆的制备方法，包括：
将水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿混合，得到混合物；
将所述混合物搅拌均匀，得到所述包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
在本实施例中，利用钒钛磁铁矿尾矿部分替换石英砂来制备水泥砂浆，能够对作为固体废弃物的钒钛磁铁矿尾矿再次利用，变废为宝。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种包含钒钛磁铁矿尾矿的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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的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。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，包括：
水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿。
在本实施例中，利用钒钛磁铁矿尾矿部分替换石英砂来制备水泥砂浆，能够对作为固体废弃物的钒钛磁铁矿尾矿再次利用，变废为宝。
在本发明的一些实施例中，钒钛磁铁矿尾矿和石英砂的质量比为（2~13）：3。
在本实施例中，钒钛磁铁矿尾矿部分代替石英砂能够提升制得的水泥凝胶材料的强度，在本发明中，强度包括抗折强度和抗压强度。钒钛磁铁矿尾矿的主要成分为基性岩，基性岩的主要矿物为柱状的长石矿物和辉石矿物，各个柱状矿物互相紧密穿插分布，因此，基性岩具有较高的硬度和强度。使用钒钛磁铁矿尾矿部分替代石英砂不仅能够利用钒钛磁铁矿尾矿变废为宝，还能提高制得的水泥凝胶材料的强度。
但是，仅仅在钒钛磁铁矿尾矿和石英砂的质量比为（2~13）：3时才能明显提高制得的水泥凝胶材料的强度。如果钒钛磁铁矿尾矿和石英砂的质量比不在上述范围，反而会降低水泥凝胶材料的强度。
可以理解的是，水泥砂浆中的水泥可以是PO52.5号水泥。钒钛磁铁矿尾矿可以来自河北承德地区。
在本实施例中，水泥砂浆中还可以包括少量其他的固体废弃物，例如，水泥砂浆中可以包括少量高炉矿渣。
需要说明的是，水泥砂浆中还可以包括减水剂和微硅灰。水泥砂浆中加入减水剂和微硅灰为现有技术，因此，不在本申请中赘述。
在本发明的一些实施例中，钒钛磁铁矿尾矿和石英砂的质量比为（4~9）：6。
在本实施例中，钒钛磁铁矿尾矿和石英砂的质量比为（4~9）：6时，对制得的水泥凝胶材料的强度的提升最明显。
在本发明的一些实施例中，钒钛磁铁矿尾矿的粒度包括四个等级，四个等级均小于2.36mm。
在本实施例中，钒钛磁铁矿尾矿的粒度等级不同能够将各个粒级的尾矿颗粒全部利用，进而提高钒钛磁铁矿尾矿的利用率。
需要说明的是，四个等级的粒度均要小于2.36mm，防止颗粒过大导致制得的水泥凝胶材料强度下降。
在本发明的一些实施例中，钒钛磁铁矿尾矿的粒度等级包括2.36~1.18 mm、1.18~0.60 mm、0.60~0.30 mm、0.30~0.15 mm；
粒度等级由粗到细的质量占比递增或持平。
在本实施例中，可以利用分选筛来分离钒钛磁铁矿尾矿中的不同粒级颗粒。为了提高制得的水泥凝胶材料的强度，需要限定粒度等级由粗到细的质量占比递增或持平。这是因为，当粒度等级由粗到细的质量占比递增或持平时，水泥砂浆能够形成密实堆积体，进而明显提升制得的水泥砂浆凝胶材料的抗折强度。
在本发明的一些实施例中，粒度等级由粗到细的质量比为2：2：3：3。
在本实施例中，粒度等级由粗到细的质量比为2：2：3：3时，制得的水泥砂浆凝胶材料的抗折强度较好。
在本发明的一些实施例中，粒度等级由粗到细的质量比为1：2：3：4。
在本实施例中，粒度等级由粗到细的质量比为1：2：3：4时，制得的水泥砂浆凝胶材料的抗折强度最好。
在本发明的一些实施例中，还包括木质纤维素。
在本实施例中，木质纤维素为固体废弃物木屑通过一步法碱处理制备得到的有机纤维，本申请实施例提供的水泥砂浆中含有木质纤维素，为木屑的回收利用提供了一种新的利用思路。此外，水泥砂浆中添加木质纤维素后，还能够改善和优化制得的水泥砂浆凝胶材料的强度。
在本发明的一些实施例中，木质纤维素在水泥砂浆中的质量份数为0.1~0.3%。
在本实施例中，当木质纤维素在水泥砂浆中的质量份数在0.1~0.3%，对制得的水泥砂浆凝胶材料的强度提升的最明显。木质纤维素的质量份数优选为0.2%。
需要说明的是，本申请中的强度包括抗折强度和抗压强度。
如图1所示，本发明实施例提供了一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆的制备方法，包括：
将水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿混合，得到混合物；
将混合物搅拌均匀得到包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆。
为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆进行详细说明。
实施例1
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：4：1的质量比，共称取270g，称取标准砂1080g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例2
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：4：1的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例3
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：4：1的质量比，共称取810g，称取标准砂540g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例4
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：4：1的质量比，共称取1080g，称取标准砂270g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
对比例1
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，石英砂1350g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
对比例2
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：4：1的质量比，共称取1350g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例1~4、对比例1~2制备的水泥砂浆材料试块与未添加钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料试块的性能对比见表1所示：
表1
由上表可以得出，本发明制备的钒钛磁铁矿尾矿水泥砂浆材料试块最大抗折强度可达到6.87 MPa，抗压强度可达到36.09 MPa，其性能优于未添加钒钛磁铁矿尾矿的试块，不仅解决了尾矿利用问题，同时进一步提高了水泥砂浆材料试块的抗折抗压性能。
实施例5
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：3：3：2的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例6
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足2：2：3：3的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例7
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足1：2：3：4的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素3.6g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例2、5~7制备的水泥砂浆材料试块的性能对比见表2所示：
表2
从上表可以看出，本发明制备的水泥砂浆试块的抗折强度受颗粒级配的影响较大，实施例7中钒钛磁铁矿尾矿粒度等级由粗到细的质量占比递增（1：2：3：4）时，抗折强度最好。
实施例8
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足1：2：3：4的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例9
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足1：2：3：4的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素1.8g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例10
一种利用钒钛磁铁矿尾矿制备的水泥砂浆材料，称取PO52.5号水泥336g，高炉矿渣90g和微硅灰22g，砂料选自河北承德地区的钒钛磁铁矿尾矿，尾矿粒径需小于2.36 mm，同时各粒级质量（2.36~1.18 mm、1.18~0.60、0.60~0.30、0.30~0.15）需满足1：2：3：4的质量比，共称取540g，称取标准砂810g，最后添加5.4g减水剂以及一步法碱处理制备得到的天然木质纤维素5.4g，利用水泥砂浆搅拌试验机得到水泥砂浆，并浇筑成型制备得到具备高强度的水泥胶凝材料试样。
将试样放入养护室养护24h后脱模，脱模后放入恒温恒湿养护箱中，养护7d后测试其抗折抗压强度。
实施例7~10制备的水泥砂浆材料试块的性能对比见表3所示：
表3
由上表可以得出，本发明制备的水泥砂浆试块，添加天然木质纤维素可以有效提高水泥砂浆强度的发展，其强度随添加量的增加呈先增后减，在添加量为0.2%时展现出最优异的抗折抗压强度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，包括：水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿。
2.根据权利要求1所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述钒钛磁铁矿尾矿和所述石英砂的质量比为（2~13）：3。
3.根据权利要求1所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述钒钛磁铁矿尾矿和所述石英砂的质量比为（4~9）：6。
4.根据权利要求1所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述钒钛磁铁矿尾矿的粒度包括四个等级，四个等级均小于2.36mm。
5.根据权利要求4所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述钒钛磁铁矿尾矿的粒度等级包括2.36~1.18 mm、1.18~0.60 mm、0.60~0.30 mm、0.30~0.15 mm；
粒度等级由粗到细的质量占比递增或持平。
6.根据权利要求5所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述粒度等级由粗到细的质量比为2：2：3：3。
7.根据权利要求5所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述粒度等级由粗到细的质量比为1：2：3：4。
8.根据权利要求1所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，还包括木质纤维素。
9.根据权利要求8所述的包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆，其特征在于，所述木质纤维素在水泥砂浆中的质量份数为0.1~0.3%。
10.一种包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括：
将水泥、石英砂和钒钛磁铁矿尾矿混合，得到混合物；
将所述混合物搅拌均匀，得到所述包含钒钛磁铁矿尾矿的水泥砂浆。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN103011697A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 肖力光 | 一种利用铁尾矿粉替代细石英砂制作的外保温用聚合物砂浆及其制造方法 |
| CN104803647A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-07-29 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种利用铁尾矿替代部分天然砂的砌筑砂浆 |
| CN109896804A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-06-18 | 陕西理工大学 | 钒钛磁铁矿尾矿制备干混砂浆材料的方法 |
| CN111302679A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-19 | 中国地质科学院矿产综合利用研究所 | 含有钒钛磁铁矿尾矿的水泥混合材及其制备方法和应用 |
| CN112500095A (zh) * | 2020-12-05 | 2021-03-16 | 尤建芬 | 一种以钒钛磁铁尾矿为原料的建筑保温砂浆材料及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-07-28 CN CN202310934178.2A patent/CN116655334B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘海军 等: "钒钛磁铁矿尾矿的活化及用作水泥混合材的试验研究", 钢铁钒钛, no. 04, pages 97 - 102 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116655334B (zh) | 2023-10-13 |
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