一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及资源再生利用技术领域，特别涉及一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来随着我国城市化的加快以及工业经济的迅猛发展，锰需求量不断增长，相应的锰矿数量和规模也在不断扩大，于此同时低品位锰尾矿排放量急剧增加。我国锰矿主要分布在湖南、贵州和广西三省，低品位锰尾矿堆存量巨大，锰尾矿堆积不仅占用土地，而且雨水渗滤液还会造成土壤和地下水的锰污染，随着空气污染愈发严重，酸雨越来越频繁，迄今已发生多起土壤和地下水锰严重超标事件，不仅危害人类身体健康，还对周围生态环境造成影响，延缓树木生长，增加病虫害频率，导致农作物减产甚至死亡，另外锰尾矿长期露天堆放，由于风力侵蚀，表面逐渐风化成粉尘并漂浮在空气中，不仅污染大气环境，还会形成酸雨，因此必须尽快解决锰尾矿堆积问题。
[0003]目前锰尾矿胶结充填地下采矿区是实现低品位锰尾矿资源化利用最有效的途径之一，不仅可以解决建设尾矿坝存在的挤占土地、污染环境、耗资巨大等问题，还可以解决地下采空区存在的安全隐患和采空区塌陷造成的破坏地表生态问题，传统胶结充填技术普遍使用水泥作胶凝材料来固化锰尾矿，但水泥消耗量大导致锰尾矿胶结充填成本居高不下，严重阻碍低品位锰尾矿资源化利用，而且锰尾矿因水化活性低、材质坚硬难以破碎、杂质成分复杂已成为较难处理的固体废弃物之一，因此急需一种成本低、利用率高、制备简便的低品位锰尾矿资源化利用途径。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，解决现有技术中锰尾矿利用率低，难以处理应用，胶结充填成本高的技术问题；达到降低锰尾矿的再利用成本，提升其利用率，避免锰尾矿环境污染的技术效果。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，包括:
[0006]将低品位锰尾矿水洗、烘干、破碎以及球磨至矿粉；
[0007]将所述矿粉与激发剂混合搅拌均匀；
[0008]其中，所述激发剂包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述锰尾矿的成分组成中至少包括:二氧化娃、三氧化二铝以及氧化I丐。
[0009]进一步地，所述矿粉的粒径小于等于0.075mm。
[0010]进一步地，所述激发剂占所述矿粉的掺杂质量百分比是:
[0011]生石灰掺杂10%，水玻璃掺杂1.5%，石膏掺杂4%。
[0012]进一步地，所述矿粉中二氧化硅、三氧化二铝以及氧化钙的质量百分比大于60%。
[0013]进一步地，所述生石灰为粉末状。
[0014]进一步地，所述水玻璃为固体颗粒状。
[0015]进一步地，所述石膏为磷石膏或脱硫石膏粉。
[0016]—种凝胶材料，采用上述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法制备得到。
[0017]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0018]1、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，锰尾矿粉中的活性组份与激发剂发生水化反应，利用固体废弃物自身化学性质和激发剂的化学反应原理实现了低品位锰尾矿的资源化利用，具有无二次污染、成本低廉、制备方便及资源利用率高等特点。
[0019]2、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用生石灰作为激发剂，其遇水释放Ca2+和OH，Ca2+参与水化反应中钙矾石的生成，OH调节浆体pH，为钙矾石和水化硅酸钙凝胶等水化产物制造最佳的碱性生长环境，从而提升锰尾矿的利用率。
[0020]3、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用水玻璃作为激发剂，水玻璃对水化反应中间产物硅铝酸盐酸性保护膜的溶解破坏起到催化作用，充分激发低品位锰尾矿潜在胶凝活性，从而提升锰尾矿的利用率。
[0021]4、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用石膏作为激发剂，石膏与中间产物水化铝酸钙凝胶直接发生二次反应生成具有早强特性的钙矾石，大大提升了凝胶材料的品质，从而提升其循环利用率。
【具体实施方式】
[0022]本发明实施例提供的一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，
[0023]将低品位锰尾矿水洗、干燥、破碎以及球磨至矿粉；
[0024]将所述矿粉和激发剂混合均匀搅拌；
[0025]其中，所述激发剂包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述锰尾矿的成分组成中至少包括:二氧化娃、三氧化二铝以及氧化I丐。
[0026]矿粉的粒径小于等于0.075mm，使得凝胶反应高效。
[0027]激发剂占所述矿粉的掺杂质量百分比是:
[0028]生石灰掺杂10%，水玻璃掺杂1.5%，石膏掺杂4% ;使得水化反应的效率更高，且降低再生成本。
[0029]搅拌机中的反应环境为碱性环境。其中，锰尾矿粉中Si02、Al2O3和CaO等活性组份与激发剂发生水化反应，其中生石灰遇水释放Ca2+和OH，Ca2+参与水化反应中钙矾石的生成，OH调节浆体pH，为钙矾石和水化硅酸钙凝胶等水化产物制造最佳的碱性生长环境；水玻璃对水化反应中间产物硅铝酸盐酸性保护膜的溶解破坏起到催化作用，充分激发低品位锰尾矿潜在胶凝活性；石膏与中间产物水化铝酸钙凝胶直接发生二次反应生成具有早强特性的钙矾石，提升胶凝材料的品质，使其能够更好的投入再生利用。
[0030]为了保证凝胶材料的质量，优选的，矿粉中二氧化硅、三氧化二铝以及氧化钙的质量百分比大于60%。
[0031]为了保证凝胶材料的制备效率，优选的，生石灰为粉末状；所述水玻璃为固体颗粒状；石膏为磷石膏或脱硫石膏粉。
[0032]本申请实施例还提供一种凝胶材料，上述低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法制备得到。
[0033]下面结合相关实施案例进一步详细叙述:
[0034]选取磁选后锰品位为4%的氧化锰尾矿，将尾矿用自来水冲洗，在105°C下烘干，分别采用鄂式破碎机与立式行星球磨机将尾矿破碎、球磨，并过200筛。称取筛下矿物100kg、生石灰粉4kg、水玻璃1.5kg、脱硫石膏粉4kg，混合均勾形成胶凝材料。该胶凝材料添加量为尾矿质量的20%?30%。胶凝材料净浆试体28d抗压强度可达到4.9IMPa,软化系数可达到0.74，满足工程性能需要。
[0035]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0036]1、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，锰尾矿粉中的活性组份与激发剂发生水化反应，利用固体废弃物自身化学性质和激发剂的化学反应原理实现了低品位锰尾矿的资源化利用，具有无二次污染、成本低廉、制备方便及资源利用率高等特点。
[0037]2、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用生石灰作为激发剂，其遇水释放Ca2+和OH，Ca2+参与水化反应中钙矾石的生成，OH调节浆体pH，为钙矾石和水化硅酸钙凝胶等水化产物制造最佳的碱性生长环境，从而提升锰尾矿的利用率。
[0038]3、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用水玻璃作为激发剂，水玻璃对水化反应中间产物硅铝酸盐酸性保护膜的溶解破坏起到催化作用，充分激发低品位锰尾矿潜在胶凝活性，从而提升锰尾矿的利用率。
[0039]4、本申请实施例中提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，采用石膏作为激发剂，石膏与中间产物水化铝酸钙凝胶直接发生二次反应生成具有早强特性的钙矾石，大大提升了凝胶材料的品质，从而提升其循环利用率。
[0040]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括: 将低品位锰尾矿水洗、烘干、破碎以及球磨至矿粉； 将所述矿粉与激发剂混合搅拌均匀； 其中，所述激发剂包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述锰尾矿的成分组成中至少包括:二氧化娃、三氧化二铝以及氧化I丐。2.如权利要求1所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于:所述矿粉的粒径小于等于0.075mm。3.如权利要求1所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述激发剂占所述矿粉的掺杂质量百分比是: 生石灰掺杂10%，水玻璃掺杂1.5%，石膏掺杂4%。4.如权利要求1所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述矿粉中二氧化硅、三氧化二铝以及氧化钙的质量百分比大于60%。5.如权利要求1?4任一项所述低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于:所述生石灰为粉末状。6.如权利要求5所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于:所述水玻璃为固体颗粒状。7.如权利要求5所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，其特征在于:所述石膏为磷石膏或脱硫石膏粉。8.一种凝胶材料，其特征在于:采用如权利要求5所述的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法制备得到。
【专利摘要】本发明属于资源再生利用技术领域，公开了一种低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，包括：将低品位锰尾矿水洗、破碎以及球磨至矿粉；将所述矿粉与激发剂混合搅拌均匀；其中，所述激发剂包括：生石灰、水玻璃以及石膏；所述锰尾矿的成分组成中至少包括：二氧化硅、三氧化二铝以及氧化钙。本发明提供的低品位锰尾矿基胶凝材料的制备方法，以固体废弃物为主要原料，利用固体废弃物自身化学性质和激发剂的化学反应原理实现了低品位锰尾矿的资源化利用，具有无二次污染、成本低廉、制备方便的特点，能够大大提升锰尾矿的再生利用率。
【IPC分类】C04B7/14
【公开号】CN105060742
【申请号】CN201510447994
【发明人】薛强, 王华庆, 李江山, 刘磊, 陈亿军
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月27日