一种钨尾矿胶凝材料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种钨尾矿胶凝材料及其制备方法。

背景技术：

钨尾矿是钨矿经研磨细选取其中的含钨矿物后排放的经细粒尾矿浆脱水后形成的固体物料，一般主要由矿石矿物以及围岩矿物组成，主要含有萤石、石英、石榴子石、常是、云母、方解石等矿物，有些含有钼、铋等少量的多金属矿物，主要化学成分为：sio2、al2o3、cao、caf2、mgo、fe2o3等。钨尾矿化学性质稳定，反应活性差。硬度大，颜色较浅，颗粒较细，在一些对粒度要求较细的应用方面有较大的优势；部分钨尾矿含有重金属，处理不善，可能造成土壤和河流的污染钨尾矿排放量大，加之多年堆积的老尾矿数量巨大，迫切需要寻找规模化的利用途径；

目前钨尾矿主要储存与尾矿库或回填如矿井，造成资源浪费，且占用土地，污染环境，危害人类健康。从钨尾矿资源实际情况出发，开展钨尾矿综合利用研究，实现钨尾矿高值化利用，对提高资源利用率、改善生态环境具有十分重要的意义。发明专利cn109053006a公开一种以钨尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，其中提到水泥中添加钨尾矿，但其添加量较低只有3.5-15份。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种钨尾矿胶凝材料及其制备方法，具体技术方案如下：

一种钨尾矿胶凝材料，其质量配比如下：钨尾矿50％-70％，半水石膏5％-15％，矿渣10％-30％，钢渣1％-8％，激发剂1％-5％，减水剂0.1％-2％。

进一步地，所述激发剂包括硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。

进一步地，所述激发剂的质量配比为硅酸盐水泥40％-80％，硫铝酸盐水泥20％-60％。

进一步地，所述矿渣为s95级矿渣。

进一步地，所述钢渣颗粒粒径≤75μm。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。

一种钨尾矿胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)球磨钨尾矿并干燥，得钨尾矿粉料；

(2)将所述钨尾矿粉料、矿渣、钢渣、激发剂、减水剂倒入球磨机中球磨，得所述钨尾矿胶凝材料。

进一步地，步骤(1)球磨时间8-16h，磨球采用氧化锆陶瓷球。

进一步地，步骤(2)球磨时间0.5-2h，磨球采用普通陶瓷球。

进一步地，所述钨尾矿胶凝材料的产品图如图1所示。

一种钨尾矿混凝土，由以上所述的钨尾矿胶凝材料制备而成，所述钨尾矿混凝土的产品图如图2所示。

本发明的胶凝材料以钨尾矿为主要原料，有缓解决钨尾矿堆积问题，使得钨尾矿二次资源高值化利用。采用化学激发和机械激发制备高强度的钨尾矿胶凝材料。化学激发以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥的混合物为激发剂，水泥可增加胶凝材料初始反应速率，减少初凝、终凝时间，有利于提高胶凝材料的抗压强度。水泥的添加量远远低于钨尾矿，可见本发明的胶凝材料成本低，资源利用率高。

本发明两次采用球磨法对钨尾矿进行机械激发活化，提高钨尾矿的细度以及反应活性。在活化时，机械力作用使颗粒表面和内部产生微裂纹，颗粒表面缺陷化以及活化中心增多，使极性分子或离子更容易进入玻璃体结构的内部空穴中，促进钨尾矿中活性氧化硅和氧化铝的解聚。机械力作用于镍铁渣最为直观的方法是使颗粒细化、比表面积增大以及提高反应速率。晶态转变从微观角度来讲，粉磨能促使颗粒原生晶格发生畸形甚至被破坏，切断煤矸石中的si-o、al-o键，生成活性高的原子基团和带电荷的断面，提高结构的不规则和缺陷程度，使其反应活性增加；从能量的角度考虑，机械化作用使结晶程度降低，甚至无定形化，增加颗粒的化学能和其化学不稳定性，达到提高活性的目的。

附图说明

为了更清楚的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的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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它附图。

图1为本发明的钨尾矿胶凝材料的产品图；

图2为本发明的钨尾矿混凝土的产品图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的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它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种钨尾矿胶凝材料，其质量配比如下：钨尾矿50kg，半水石膏10kg，s95级矿渣25kg，粒径≤75μm的钢渣8kg，激发剂5kg，聚羧酸减水剂2kg，所述激发剂的质量配比为硅酸盐水泥2kg、硫铝酸盐水泥3kg。钨尾矿胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)采用氧化锆陶瓷球球磨钨尾矿8h并干燥，得钨尾矿粉料；(2)将所述钨尾矿粉料、矿渣、钢渣、激发剂、聚羧酸减水剂倒入球磨机中，采用普通陶瓷球球磨2h，得所述钨尾矿胶凝材料。

实施例2

一种钨尾矿胶凝材料，其质量配比如下：钨尾矿58kg，半水石膏5kg，s95级矿渣30kg，粒径≤75μm的钢渣1.5kg，激发剂4kg，聚羧酸减水剂1.5kg，所述激发剂的质量配比为硅酸盐水泥3.2kg、硫铝酸盐水泥0.8kg。钨尾矿胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)采用氧化锆陶瓷球球磨钨尾矿12h并干燥，得钨尾矿粉料；(2)将所述钨尾矿粉料、矿渣、钢渣、激发剂、聚羧酸减水剂倒入球磨机中，采用普通陶瓷球球磨0.5h，得所述钨尾矿胶凝材料。

实施例3

一种钨尾矿胶凝材料，其质量配比如下：钨尾矿65kg，半水石膏8kg，s95级矿渣18kg，粒径≤75μm的钢渣6.2kg，激发剂2kg，聚羧酸减水剂0.8kg，所述激发剂的质量配比为硅酸盐水泥1.2kg、硫铝酸盐水泥0.8kg。钨尾矿胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)采用氧化锆陶瓷球球磨钨尾矿16h并干燥，得钨尾矿粉料；(2)将所述钨尾矿粉料、矿渣、钢渣、激发剂、聚羧酸减水剂倒入球磨机中，采用普通陶瓷球球磨1h，得所述钨尾矿胶凝材料。

实施例4

一种钨尾矿胶凝材料，其质量配比如下：钨尾矿70kg，半水石膏15.5kg，s95级矿渣10kg，粒径≤75μm的钢渣3.4kg，激发剂1kg，聚羧酸减水剂0.1kg，所述激发剂的质量配比为硅酸盐水泥0.6kg、硫铝酸盐水泥0.4kg。钨尾矿胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)采用氧化锆陶瓷球球磨钨尾矿16h并干燥，得钨尾矿粉料；(2)将所述钨尾矿粉料、矿渣、钢渣、激发剂、聚羧酸减水剂倒入球磨机中，采用普通陶瓷球球磨1h，得所述钨尾矿胶凝材料。

对比例1

与实施例1相比，区别仅在于，本对比例不添加激发剂。

对比例2

与实施例1相比，区别仅在于，本对比例的激发剂全部为硅酸盐水泥。

对比例3

与实施例1相比，区别仅在于，本对比例的激发剂全部为硫铝酸盐水泥。

对比例4

与实施例1相比，区别仅在于，本对比例中钨尾矿胶凝材料的制备方法为：将全部原料用普通陶瓷球混合球磨8h。

上述实施例和对比例的钨尾矿胶凝材料制备的钨尾矿混凝土的抗压强度和凝固时间见下表。

由表中实施例1-4数据可知，本发明的钨尾矿胶凝材料制备的钨尾矿混凝土抗压强度高，凝固时间短。尽管混凝土抗压强度随着胶凝材料中钨尾矿的配比的增加而减小，但本发明的钨尾矿混凝土抗压强度高于35mpa，同时消纳了大量的钨尾矿废料。

由对比例1可知，本发明中激发剂的添加有效提高钨尾矿混凝土的抗压强度，缩短凝固时间。由对比例2和3可知，硫铝酸盐水泥对原料的激发效果优于硅酸盐水泥，但复配的碱激发剂对钨尾矿的激发效果最好。由对比例4可知，本发明的制备方法中对不同物料分次球磨活化，可获得粒径更细的粉料，提高在后期养护中钨尾矿胶凝材料的抗压强度。

造成胶凝材料早期强度较低及凝固时间较长的主要原因是胶凝材料水化反应初期碱浓度较低，因此本发明采用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥配制复合碱激发剂。在配置碱激发剂过程中未使用氢氧化钠、碳酸钠等常用的碱性物质的原因是这两种碱性物质易破坏胶凝材料在水化过程中的流动性，并且容易与骨料反应，造成碱骨料反应不合格。本发明的激发剂选料合理，对钨尾矿原料进行化学激发，优化了产品性能。

本发明在充分利用钨尾矿的基础上，保持胶凝材料的优良性能，本发明的钨尾矿胶凝材料可代替水泥，用于混凝土、预制件、免烧砖、砌块、免烧骨料等材料的制备。