一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机胶凝材料技术领域，特别设及一种儘尾矿渣基地聚物胶凝材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，我国是世界上最大的电解儘生产国，电解儘产量约占世界总产量的98 %。在 电解完儘矿石之后，便产生了巨大的工业固体废物一一儘尾矿渣。运些大量堆积的儘尾矿 渣不但造成工业原料的严重浪费（儘渣中还含有约2 %的儘），而且还会对环境造成严重危 害，占用大量±地、影响±壤结构、破坏生态、污染大气与周边环境。对儘尾矿渣的回收利 用，前人已经做了大量的工作，其中将儘尾矿渣作建筑材料引起了人们的广泛关注。首先， 儘尾矿渣中含有二水石膏、石英和水化娃酸二巧等矿物，用儘尾矿渣替代部分水泥生产混 凝±，可W改变混凝±的孔结构，提高混凝±的抗渗性、抗冻性和耐久性，并将有毒的重金 属离子固化在水泥混凝上中。Wang化ng等将生石灰、石膏、水泥、儘尾矿渣和侣粉按一定配 比混合，可W生产出一种性能符合国家标准的加气混凝±。此外，儘尾矿渣也常用于生产制 备各种类型的砖，化化unyan，Wang化ngbing等提出将儘尾矿渣代替部分粘±并配W-定 比例的废玻璃和高岭±制成陶瓷砖，其渗量高达40 %。地聚物是一种新型胶凝材料，其生产 过程比水泥绿色环保，是水泥的一种理想替代品。目前，对于W儘尾矿渣取代部分偏高岭± 制备儘尾矿渣/偏高岭±地聚物的研究还鲜见报道。本专利提供了一种W儘尾矿渣取代部 分偏高岭±，制备儘尾矿渣/偏高岭±地聚物的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种儘尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法。
[0004] 本发明的地聚物胶凝材料W高岭±和儘尾矿渣为主要原料制得。 阳〇化]形成地聚物的原料，一般都含有娃、侣氧化物，因此高岭±成为制备地聚物的理想 原料。儘尾矿渣含有较高的娃氧化物W及一定量的侣氧化物，可W成为制备地聚物的原料， 从而提高儘尾矿渣综合利用程度。
[0006]制备上述地聚物胶凝材料的具体步骤为：
[0007] (1)偏高岭上的制备
[0008] 将较大块状的高岭±击碎，置于马弗炉中，Wl〇°C/min的升溫速率升至600。保 溫6小时，得到具有较强活性的偏高岭±，将所得偏高岭±用密封式研磨机研磨成粒径为 0. 049-0. 074mm细粉。
[0009] 似水玻璃溶液的配制
[0010]向模数3. 26,波美度为39. 7,《 (胞2〇) =8. 75%，《 (Si〇2) =27. 6%，密度P= 1. 40g/mL的市售工业级水玻璃中加入氨氧化钢制得模数为1. 2~1. 6的水玻璃溶液。
[0011] (3)儘尾矿渣基地聚物胶凝材料的制备
[0012] a.将儘尾矿渣置于密封式研磨机中，研磨至粒径约为0.049-0. 074mm的儘尾矿渣 粉末。
[0013]b.按照水玻璃溶液渗量为30%，水灰比为0. 35,儘尾矿渣粉与偏高岭±质量之比 为20%~40%，称取步骤似制得的水玻璃溶液、步骤（1)制得偏高岭上，做中第a步骤 获得儘尾矿渣粉，额外加的水；水玻璃渗量为所添加的步骤（2)制得的水玻璃溶液与步骤 (1)制得的偏高岭±和（3)中第a步骤获得的儘尾矿渣粉质量之和的百分数，水灰比为水与 步骤（1)制得的偏高岭±和（3)中第a步骤获得的儘尾矿渣粉质量比，水为额外加水、水玻 璃溶液中的水和氨氧化钢转化为氧化钢所脱的水=者之和。
[0014] C.将（3)中第b步骤称量好的偏高岭±、儘尾矿渣粉倒入行星式揽拌容器内，一边 揽拌，一边逐渐加入称量好的步骤（2)制得的水玻璃溶液和额外加的水，充分揽拌，将揽拌 好的浆料倒入模具中，置于水泥胶砂振实台中振实成型，将成型的试件置于室溫下固化24 小时，然后脱模，在自然条件下继续养护7天，即制得地聚物胶凝材料。
[0015] 所述高岭±为工业级；儘尾矿渣中Al2〇3质量百分比含量不低于3. 923%，SiO2质 量百分比含量不低于53. 195%。
[0016] 本发明工艺简单，利用儘尾矿渣粉代替部分偏高岭±，降低了地聚物胶凝材料的 成本，提高了儘尾矿渣综合利用程度，并且儘尾矿渣基地聚物胶凝材料的力学性能、物理性 能（包括容积密度、吸水率）与偏高岭±基地聚物胶凝材料相当。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例不同儘尾矿渗杂量养护不同时间的抗压强度图。
[0018] 图中：A1-A5依次表示儘尾矿渣渗杂量为10%、20%、30%、40%、50%。
【具体实施方式】 实施例：
[0019] (1)偏高岭上的制备
[0020] 将高岭±击碎，置于马弗炉中，W10°C/min的升溫速率升至600°C，保溫6小 时，即可得到具有较强活性的偏高岭±，将所得偏高岭±用密封式研磨机研磨成粒径为 0. 049-0. 074mm细粉。
[0021] (2)水玻璃溶液的配制
[0022] 向 70. 4血模数 3. 26,波美度为 39. 7,《(胞2〇)= 8. 75%，《(Si〇2)= 27. 6%，密 度P= 1. 40g/mL的市售工业级水玻璃中加入14. 8克氨氧化钢制得模数为1. 4的水玻璃 溶液。
[0023] (3)儘尾矿渣基地聚物胶凝材料的制备
[0024]a.将儘尾矿渣置于密封式研磨机中，研磨至粒径约为0. 049-0. 074mm的儘尾矿渣 粉末。 阳0巧]b.按照水玻璃溶液渗量为30%，水灰比为0. 35,儘尾矿渣粉与偏高岭±质量之比 为33. 33%，称取30克步骤（2)制得的水玻璃溶液、75克步骤（1)制得偏高岭上、25克（3) 中第a步骤获得儘尾矿渣粉和21. 07mL水。
[00%] C.将（3)中第b步骤称量好的偏高岭±、儘尾矿渣粉倒入行星式揽拌容器内，一边 揽拌，一边逐渐加入称量好的步骤（2)制得的水玻璃溶液30克和21. 07mL水，充分揽拌，将 揽拌好的浆料倒入4cmX4cmX16cm的模具中，置于水泥胶砂振实台中振实成型，将成型的 试件置于室溫下固化24小时，然后脱模，在自然条件下继续养护7天，即制得儘尾矿渣基地 聚物胶凝材料。
[0027] 所述高岭±为工业级；儘尾矿渣中Al2〇3质量百分比含量为6%，SiO2质量百分比 含量为60%。
[0028]本实施例制得的儘尾矿渣基地聚物胶凝材料，抗压强度测试结果见图1。从图1 中可W看出，地聚物在养护7天后，其抗压强度值呈现出一定的规律，即抗压强度先随着儘 尾矿渣的增加而增加达到峰值，然后随着儘尾矿渣的继续增加而降低。从图中可W看出，As 的抗压强度最大，达到了 70. 3MPa，远远大于养护3天时的强度值。除Al表现出的增势不大 夕F，其余组分均有明显的提升。当地聚物养护达到28天时，地聚物的最大抗压强度还是出 现在As组分中，其最大值为71. 8MPa。此时部分组成的地聚物的抗压强度出现下降的趋势 (八4、As)，运是一方面是由于儘尾矿渣渗入量较高引起，另一方面是残留的S元素对地聚物 有进一步的腐蚀作用，因而出现了抗压强度下降的反趋势。
[0029]本实施例制得的儘尾矿渣基地聚物胶凝材料，儘尾矿渣/偏高岭±地聚物养护3 天后的物理性能测试结果见表1。
[0030] 表1:儘尾矿渣/偏高岭±地聚物养护3天后的物理性能
[0032]从表1中数据可W看出，随着儘尾矿渣渗入量的不断增加，相同体积的地聚物的 干重和容积密度总体上呈现出上升的趋势。运是因为儘尾矿渣粉末的堆积密度比偏高岭± 粉末的堆积密度要大。地聚物由于在缩聚的过程中失去分子间的水，故其在浸泡时会根据 其自身脱水的情况而吸收相应的水分W达到饱和状态。从表2中可知，当儘尾矿渣的渗杂 量为40%时，其养护3天后的吸水量最大，达到1. 56,运说明了在前3天的养护过程中，A4 的水化程度最高，运也与地聚物养护3天后其最大抗压强度的组成为A4相对应。
【主权项】
1. 一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料，其特征在于锰尾矿渣基地聚物胶凝材料以高岭土 和锰尾矿渣为主要原料制得。2. 根据权利要求1所述的锰尾矿渣基地聚物胶凝材料的制备方法，其特征在于具体步 骤为： (1) 偏尚岭土的制备 将较大块状的高岭土击碎，置于马弗炉中，以10°c/min的升温速率升至600°C，保 温6小时，得到具有较强活性的偏高岭土，将所得偏高岭土用密封式研磨机研磨成粒径为 0· 049-0. 074mm细粉； (2) 水玻璃溶液的配制 向模数3. 26,波美度为39. 7,ω(Na20) = 8. 75%，ω(Si02) = 27. 6%，密度P=L40g/mL的市售工业级水玻璃中加入氢氧化钠制得模数为1. 2~1. 6的水玻璃溶液； (3) 锰尾矿渣基地聚物胶凝材料的制备 a. 将锰尾矿渣置于密封式研磨机中，研磨至粒径约为0. 049-0. 074mm的锰尾矿渣粉 末； b. 按照水玻璃溶液掺量为30%，水灰比为0. 35,锰尾矿渣粉与偏高岭土质量之比为 20%~40%，称取步骤（2)制得的水玻璃溶液、步骤（1)制得偏高岭土，（3)中第a步骤获 得锰尾矿渣粉，额外加的水；水玻璃掺量为所添加的步骤（2)制得的水玻璃溶液与步骤（1) 制得的偏高岭土和（3)中第a步骤获得的锰尾矿渣粉质量之和的百分数，水灰比为水与步 骤（1)制得的偏高岭土和（3)中第a步骤获得的锰尾矿渣粉质量比，水为额外加水、水玻璃 溶液中的水和氢氧化钠转化为氧化钠所脱的水三者之和； c. 将（3)中第b步骤称量好的偏高岭土、锰尾矿渣粉倒入行星式搅拌容器内，一边搅 拌，一边逐渐加入称量好的步骤（2)制得的水玻璃溶液和额外加的水，充分搅拌，将搅拌好 的浆料倒入模具中，置于水泥胶砂振实台中振实成型，将成型的试件置于室温下固化24小 时，然后脱模，在自然条件下继续养护7天，即制得锰尾矿渣基地聚物胶凝材料； 所述高岭土为工业级；锰尾矿渣中A1203质量百分比含量不低于3. 923%，Si02质量百 分比含量不低于53. 195%。
【专利摘要】本发明公开了一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法。该地聚物胶凝材料以高岭土和锰尾矿渣为主要原料制得。本发明工艺简单，利用锰尾矿渣粉代替部分偏高岭土，降低了地聚物胶凝材料的成本，提高了锰尾矿渣综合利用程度，并且锰尾矿渣基地聚物胶凝材料的力学性能、物理性能（包括容积密度<i>、</i>吸水率<i>）与偏高岭土基</i>地聚物胶凝材料相当。
【IPC分类】C04B7/14
【公开号】CN105271848
【申请号】CN201510688051
【发明人】杨瑞善, 刘峥, 云亮, 王熙军
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月22日