利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境及建筑材料领域，涉及固体废弃物的应用以及水泥制品的性能的 改善，具体涉及一种利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法。
【背景技术】
[0002] 铅锌尾矿粉是铅锌矿厂采用浮选法选矿后排出的粉状或细沙状废渣，其占铅锌尾 矿产量的95%，而大量的尾矿堆放不仅要占用大量地土地，耗费大量地存放和管理费用，同 时尾矿中的有害物质，特别是重金属离子在风化和雨水淋溶之后，会发生释放与迀移，对周 边的生态环境以及人民的生活产生严重的影响和威胁。铅锌尾矿粉具有一定的可塑性，其 含有CaO、Si02、Fe203、Al203以及少量MgO。福建省三明市大田县的铅锌尾矿粉中含有大量 的Si02、Ca0等，与石灰(或石灰和石膏)加水拌在一起，在常温下，能生成具有胶凝性的水化 产物，既能在水中，又能在空气中硬化，因此将铅锌尾矿可以作为水泥活性混合材，改善水 泥制品的性能。
[0003] 我国铅锌尾矿及其冶炼厂分布很广，废渣排放量也很大，科学地回收利用尾矿资 源，变废为宝，做到环境友好和经济友好的双赢成为一种最佳的选择。
[0004] 传统水泥制品具有抗压强度高，耐久性良好的特点，但其往往抗拉强度较低，抵抗 变形的能力较差，易开裂发生脆性破坏，不宜作为受拉构件以及在生产、应用中容易产生裂 纹、缺棱、掉角等质量问题。因此提高水泥制品的塑性，增加其延展性，改善其脆性对水泥制 品应用中造成的影响具有重要的经济价值。
[0005]目前科研人员更多的是对水泥制品抗塑性开裂机理的研宄。除此，对改善水泥制 品脆性的研宄主要是通过加入有机塑化剂如：脲醛树脂，来达到改变水泥的塑性，使其具备 一定的抗拉强度，而这种方法所需的原料种类多，并且脲醛树脂在酸性、碱性的环境下容易 发生分解，因此耐久性较差。
[0006] 铅锌尾矿中中含有Si02、Fe203、Al203以及少量MgO等成分，其成分与黏土相近。我 们在福建省三明市大田县的铅锌尾矿中检测出了黏土类物质的成分，而黏土与适量的水混 合后形成泥团，在外力的作用下，泥团发生变形但不开裂，外力散去后，仍能保持原有形状 不变，具有一定的塑性。我们通过对铅锌尾矿用透射电子显微镜和扫描电子显微镜进行测 试时发现，大田县铅锌尾矿的微观结构中含有层状结构。水泥水化产物如，针状钙矾石等在 无序生长过程中与铅锌尾矿的层状结构很好的结合在一起，层状结构的剥离使得水泥水化 中的孔隙率下降，致密度提高，从而使铅锌尾矿水泥制品具有一定的塑性。我们通过铅锌尾 矿粉与水泥熟料的混合成功制备出了具有很强的延展性的水泥制品。
[0007] 经检索，国内外尚未有利用铅锌尾矿粉来制备延展性水泥制品的方法，该项目属 于国内外首家研宄发明的技术。本发明所涉及的主要原材料(铅锌尾矿粉)在我国储量非常 丰富，制备方法简单易行，能够充分的回收利用铅锌尾矿粉，有效地解决尾矿重金属所带来 的污染问题，从经济和环境双重角度来看具有重要的意义，因此具有很好的应用价值。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法，制得的 延展性水泥制品的脆性获得了改善，具有很强的塑性，使水泥制品具备了一定的韧性。其制 备方法简单，成本低，经济环保，适用范围广，具有很好的应用价值，能够很好地被投入规模 化生产。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种利用铅锌尾矿粉制备的延展性水泥制品，主要原料按重量百分数计：水泥熟料 56~60 %、铅锌尾矿粉30~34%、石膏10%。
[0010] 铅锌尾矿粉是铅锌矿提炼过程中所产生的固体废渣，其主要成分为：Si02 55~60wt.%、Ca0 11 ~18wt.%、Fe203 10~15wt.%、Al203 10~15wt.%、Mg0 1 ~10wt.%。
[0011] 一种利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法，将铅锌尾矿粉烘至恒重，与水 泥熟料和石膏混合均匀，加入去离子水搅拌混合，压制成段，养护。具体步骤如下：将铅锌尾 矿粉于105°c下烘至恒重；与水泥熟料和石膏球磨2h，混合均匀，过300目筛；加入主要原 料总质量10%的去离子水，搅拌30分钟，压制成段，20~25°C下养护，制得所述的延展性水泥 制品。
[0012] 通过此方法制备出的延展性水泥制品，按GB1/7671-1999《水泥胶砂强度检测方 法（ISO)》测试其28d的抗压强度结果显示达到了 62. 5R的标准，按GB/T1346-2001《水泥 标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检测该延展性水泥制品的凝结时间，也符合 标准。按照固体废物浸出毒性测定方法（HJ/T299-2007)对试样进行浸出毒性实验，用ICP 法对制品进行重金属溶出情况进行检测，重金属离子浸出浓度符合GB5085. 3-2007《危险废 物鉴别标准-浸出毒性鉴别》。说明这种利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法能够 很好的改善水泥制品的脆性，使其具有很强的塑性，使水泥制品具备了一定的韧性。其制备 方法简单，成本低，经济环保，适用范围广，具有很好的应用价值，能够很好地被投入规模化 生产。
[0013] 本发明的显著优点在于： (1)此方法操作工艺简单，制得的延展性水泥制品的应用范围更广，除此之外可充分利 用工业铅锌尾矿，缓解其大量排放或闲置对环境造成的污染，变废为宝，以废治污，生态环 保。
[0014] (2)本发明制备所需的主要原材料为铅锌尾矿，其大量产生于矿山开采与提炼过 程中，易于获得，成本很低，经济效益十分显著，具有很强定的市场竟争能力。
[0015] (3)本发明所使用的铅锌尾矿粉中含有黏土类物质，其微观结构中含有层状结构。 水泥水化产物如，针状钙矾石等在无序生长过程中与铅锌尾矿的层状结构很好的结合在一 起，层状结构的剥离使得水泥水化中的孔隙率下降，致密度提高，从而使铅锌尾矿水泥制品 具有一定的塑性。
[0016] (4)本发明所制备出的制品的脆性得到了大大的改善，具有了很强的塑性，市场应 用范围广。
[0017] (5)经检索，国内外尚未有利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的报导，该项目属 于国内外首家研宄发明的技术。
【具体实施方式】
[0018] 原料配方的重量配比为：水泥熟料56~60wt%、铅锌尾矿粉30~34wt%、石膏10wt%。
[0019] 利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法的具体步骤如下： (1) 将铅锌尾矿置于电热鼓风恒温干燥箱中105°C下烘干水分至恒重； (2) 将铅锌尾矿粉、水泥熟料、石膏按比例送入球磨罐中球磨2h获得混合均匀的混合 料，并过300目筛备用； (3) 在铅锌尾矿、水泥熟料和石膏总质量10%的去离子水中加入经过筛后所获得的均 匀混合料，搅拌30分钟后，获得可塑性混合料。
[0020] (4)将混合料装入磨具中压制成段，在温度为20~25°C条件下养护，即获得延展性 水泥制品。
[0021] 实施例1 原料配方的重量配比：水泥熟料60wt%、铅锌尾矿30wt%、石膏10wt%，按配方将三种原 料称重，并倒入同一个球磨罐中球磨2h，获得混合均匀的混合料并过300目筛，将筛选后的 混合料加入到原料总质量10%的去离子水中，搅拌30分钟后获得可塑性混合料，将获得的 可塑性混合料装入模具中压制成段，然后在温度为20~25°C条件下养护，即获得延展性水泥 制品。
[0022] 按GB1/7671-1999《水泥胶砂强度检测方法（ISO)》测试其在不同龄期的抗压强 度，按GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检测该延展性水 泥制品的凝结时间，结果如表1-1所示。按照固体废物浸出毒性测定方法（HJ/T299-2007) 对制品进行浸出毒性实验，用ICP法对重金属溶出情况进行检测，结果如表1-2所示，重金 属离子浸出浓度符合GB5085. 3-2007《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》。
[0023] 表1-1制品的抗压强度和凝结时间
【主权项】
1. 一种利用铅锌尾矿粉制备的延展性水泥制品，其特征在于：主要原料按重量百分数 计：水泥熟料56~60 %、铅锌尾矿粉30~34%、石膏10%。
2. 根据权利要求1所述的利用铅锌尾矿粉制备的延展性水泥制品，其特征在于：铅锌 尾矿粉是铅锌矿提炼过程中所产生的固体废渣，其主要成分为：SiO2 55~60wt.%、Ca0 11~18 wt. %>Fe2O3 10-15wt. %>Al2O3 10~15wt. %>MgO1~10wt. %〇
3. -种利用铅锌尾矿粉制备如权利要求1所述的延展性水泥制品的方法，其特征在 于：将铅锌尾矿粉烘至恒重，与水泥熟料和石膏混合均匀，加入去离子水搅拌混合，压制成 段，养护。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：具体步骤如下：将铅锌尾矿粉于105°C下 烘至恒重；与水泥熟料和石膏球磨2h，混合均匀，过300目筛；加入主要原料总质量10%的 去离子水，搅拌30分钟，压制成段，20~25°C下养护，制得所述的延展性水泥制品。
【专利摘要】本发明提供了一种利用铅锌尾矿粉制备延展性水泥制品的方法，以铅锌尾矿粉、水泥熟料、石膏为原料，将三种原料加入球磨罐中球磨混合均匀后，将混合料与水混合搅拌均匀，将获得的可塑性混合料压制成段后，在一定温度下养护，即得延展性水泥制品。本发明制得的延展性水泥制品的脆性得到了大大的改善，韧性获得了提高，具有了很强的塑性，应用范围更加广泛。其制备方法简单易行，具有很好的经济效益且能够减少尾矿对生态环境的污染，应用前景好。
【IPC分类】C04B18-12, C04B28-14
【公开号】CN104761232
【申请号】CN201510159430
【发明人】于岩, 李冲, 何健, 李恩
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月7日