专利名称：石膏尾矿胶凝材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水硬性胶凝材料及其制备方法。
背景技术：
石膏尾矿是指二水石膏含量低于50％的石膏矿石，由于含有各种杂质不能用于煅烧熟石膏，而成为一种工业废弃物。目前，在各大石膏矿都大量存在，既占用土地影响生产，又污染环境。因此，石膏尾矿的再生利用已引起人们的重视。
湖北省应城石膏矿在80年代初期，曾经对石膏尾矿的再生利用进行过研究。其制备的方法是石膏尾矿经高温(大于800℃)煅烧，使二水石膏转变成无水石膏，再掺加水泥和其他外加剂。但由于制品耐水性差并出现泛霜现象，未能进入实际应用阶段。通过研究，初步分析其原因是(1)煅烧温度过高，使矿化体初始充水空间太小，致使硬化体结构稳定性较差；(2)长石因高温煅烧，晶体结构遭到破坏，使Na+、K+离子得到活化，易与SO42-结合生成芒硝。所以，煅烧石膏尾矿制备胶凝材料的试验未能获得成功。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低的石膏尾矿胶凝材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是石膏尾矿胶凝材料，其特征在于它主要由石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰、激发剂和早强剂原料混合而成，石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11；外加激发剂和早强剂，激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2％，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7％；石膏尾矿粉为将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉；矿渣粉为水淬矿渣或磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g的细粉。
所述的激发剂为生石灰或消石灰。所述的早强剂为磨细的明矾石粉或明矾粉。
石膏尾矿胶凝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1).石膏尾矿粉的制备将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉备用；2).矿渣粉的制备将水淬矿渣或磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g备用(只需控制下限即可)；3).按石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11，选取石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰；按激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2％，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7％，选取激发剂和早强剂，用混料机混合均匀，得产品(包装即可出厂)。
使用时按0.2-0.3的水灰比拌合或掺入本发明产品质量的20％-30％的骨料即可使用。
本发明采用的技术路线是石膏尾矿不经煅烧，直接磨细与一定比例的磨细矿渣、粉煤灰混合，在复合激发剂作用下，制备新型水硬性胶凝材料。
胶凝材料的水化硬化过程做如下解释胶结材遇水后，Al2(SO4)3、Ca(OH)2快速溶解，二水石膏随之溶解，此时液相中存在Ca2+、SO42-和OH-，固相中部分微晶体如C2S、CA也开始水化
同时，矿渣表面开始溶解。矿渣玻璃体微量游离可溶硅铝成分首先溶于溶液，同时，玻璃体表面吸收溶液中的OH-，当吸附量达到一定程度时，玻璃体网状结构中Al-O、Si-O链被打开，结果玻璃体表面逐渐解体溶解，发生如下反应
生成的水化铝酸钙初期以C3AH6形式存在，在碱液中转变为C4AH13，与溶液中的石膏反应生成钙矾石。
当水化继续继续进行，玻璃体逐层溶解，水化产物逐渐增多，钙矾石以矿渣玻璃体(也包括其它颗粒)为依托，呈放射生长。形成的钙矾石晶体彼此交叉搭接，在颗粒四周形成空间网状结构。同时，水化硅酸钙也在大量形成，水化硅酸钙填充于钙矾石的结晶网之间，起粘接作用，将分散的结晶网连成一个整体。水化硅酸钙与钙矾石互相交织连锁，共同构成硬化体早期的结构。
随着反应的进行，在碱液不断的侵蚀下，粉煤灰玻璃体表面的致密结构层终于解体，粉煤灰玻璃体在矿渣水化物形成的孔隙中，开始逐渐水化溶解。
胶结材硬化体最终产物是水化硅酸钙凝胶和钙矾石，还有大量石膏、硬石膏、石英、长石以及未水化的玻璃微珠。其中，CSH凝胶对胶结材强度的形成起主要作用，它将钙矾石结晶结构网粘接起来，并填充于孔隙，将颗粒粘接起来使胶结材形成了一个密实高强的硬化体。
本发明可大量利用石膏尾矿，生产工艺简单、生产成本低。所制备的胶凝材料凝结时间适中，强度高，耐水性好，可广泛用于各种工民建工程。
石膏尾矿胶凝材料的性能见下表
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1如图1所示，石膏尾矿胶凝材料的制备方法，它包括如下步骤1).石膏尾矿粉的制备将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉备用；2).矿渣粉的制备将钢铁企业排放的水淬矿渣烘干磨细至比表面积4001-8000cm2/g备用；3).将质量比为60％的石膏尾矿粉，质量比为30％的磨细矿渣粉，质量比为10％的干基粉煤灰；外掺所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1％的激发剂(生石灰)和1.5％的早强剂(磨细的明矾石粉)用混料机混合均匀，包装即可出厂。使用时按0.2-0.3的水灰比拌合或掺入本发明产品质量的20％-30％的骨料即可使用。
实施例2石膏尾矿胶凝材料的制备方法，它包括如下步骤1).石膏尾矿粉的制备将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉备用；2).矿渣粉的制备将水淬矿渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g备用；3).将质量比为70％的石膏尾矿粉，质量比为20％的磨细矿渣粉，质量比为10％的干基粉煤灰，外掺所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8％的激发剂(生石灰)和1.3％的早强剂(煅烧明矾石，磨成粉状)用混料机混合均匀，包装即可出厂。使用时按0.2-0.3的水灰比拌合或掺入本发明产品质量的20％-30％的骨料即可使用。
实施例3石膏尾矿胶凝材料的制备方法，它包括如下步骤1).石膏尾矿粉的制备将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉备用；2).矿渣粉的制备将磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g备用；3).将质量比为60％的石膏尾矿粉，质量比为30％的磨细矿渣粉，质量比为10％的干基粉煤灰，外掺所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.2％的激发剂(消石灰)和1.7％的早强剂(明矾粉)用混料机混合均匀，包装即可出厂。使用时按0.2-0.3的水灰比拌合或掺入本发明产品质量的20％-30％的骨料即可使用。
本发明的石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰、激发剂、早强剂原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.石膏尾矿胶凝材料，其特征在于它主要由石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰、激发剂和早强剂原料混合而成，石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11；外加激发剂和早强剂，激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2％，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7％；石膏尾矿粉为将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉；矿渣粉为将水淬矿渣或磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g的细粉。
2.根据权利要求1所述的石膏尾矿胶凝材料，其特征在于所述的激发剂为生石灰或消石灰。
3.根据权利要求1所述的石膏尾矿胶凝材料，其特征在于所述的早强剂为磨细的明矾石粉或明矾粉。
4.如权利要求1所述的石膏尾矿胶凝材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1).石膏尾矿粉的制备将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉备用；2).矿渣粉的制备将水淬矿渣或磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm2/g备用；3).按石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为石膏尾矿粉50-70，矿渣粉20-40，粉煤灰9-11，选取石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰；按激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8-1.2％，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3-1.7％，选取激发剂和早强剂，用混料机混合均匀，得产品。
全文摘要
本发明涉及一种水硬性胶凝材料及其制备方法。石膏尾矿胶凝材料，其特征在于它主要由石膏尾矿粉、矿渣粉、粉煤灰、激发剂和早强剂原料混合而成，石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰各原料所占质量百分比为石膏尾矿粉50－70，矿渣粉20－40，粉煤灰9－11；外加激发剂和早强剂，激发剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的0.8－1.2％，早强剂所占石膏尾矿粉、矿渣粉和粉煤灰质量的1.3－1.7％；石膏尾矿粉为将石膏尾矿破碎至粒径小于10mm，然后磨细至0.08mm方孔筛筛余量为15％的细粉；矿渣粉为将水淬矿渣或磷渣烘干磨细至比表面积大于4000cm
文档编号C04B111/72GK1792973SQ20051012051
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者姜洪义, 张惠玲, 彭长棋 申请人:武汉理工大学