[發明專利]一種尾礦充填用的氟石膏基膠凝材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210145495.8
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102633448A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 周旻;侯浩波;黃緒泉;汪韋興;榮浩
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C04B7/21
• 分類號: C04B7/21
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明專利涉及一種建筑材料，特別涉及一種尾礦充填用的氟石膏基膠凝材料及其制備方法。

?

背景技術

氟石膏是氟化鹽廠利用螢石和濃硫酸制取氫氟酸后的廢渣。每生產1t氫氟酸就有約3.6t氟石膏產生，氟石膏由于難溶于水、水化緩慢、凝結能力差、早期強度低等缺點．一直沒有得到很好的應用。目前，除部分氟石膏用作水泥調凝劑外，大部分稍加中和處理后就作為一種固體廢棄物堆存起來。不僅占用土地，還污染土壤和地下水環境。2010年，我國氟化氫年產量打83萬噸，按每噸氟化氫排出氟無水石膏3.4噸計，排出石膏高達282萬噸。大量氟石膏被廢棄堆積，并且隨著水體進入環境，造成人畜氟骨病等危害。不但造成環境的污染，引起種種環保糾紛，成為氟化工業沉重的負擔。

????鋼渣是指煉鋼過程中排出的熔渣，主要是金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蝕的爐襯料、補爐材料、金屬爐料帶入的雜質和為調整鋼渣性質而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、鐵礦石、硅石等。2006年，我國的鋼產量達到了4.5億t，鋼渣產生量約0.7億噸，據不完全統計，我國鋼渣利用率僅約20％，大量鋼渣的棄置堆積不僅占用了大量的土地，也是環境污染的源頭。因此，將鋼渣作為二次資源進行開發利用一直是國內外環保工作者的重要研究內容，也是鋼鐵企業發展循環經濟，實現可持續發展的必然趨勢。

????高爐礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排出的廢物，當爐溫達到1450℃～1600℃時，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進入生鐵中的雜質形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上的熔渣。每生產1噸生鐵高爐礦渣的排放量，隨著礦石品位和冶煉方法不同而變化。一般來說，生產1噸生鐵，將排渣0.3～1.0噸。水淬高爐礦渣是指在煉鐵過程中從高爐排出的粒化爐渣，泛指從爐中高溫熔融狀態流出經過水淬急冷而形成的工業廢渣，它是一種玻璃體結構材料，具有很高潛在活性。近年來，鋼鐵企業蓬勃發展，產量屢創新高，同時產生的固體廢物排放量也不斷提高。截至2010年，我國高爐礦渣排放量已超過1億噸。

????另一方面，尾礦是礦山開采、選礦生產中通過對礦石的破碎、磨細、分選，提取有用礦物后的固體或泥狀廢棄物，是礦山資源開發的副產品，多為細粒料狀的巖石顆粒。以我國有色金屬礦山為例，有色金屬礦山每開采1噸礦石平均產出約0.92噸尾礦，據此估計我國尾礦年產量達9923萬噸，累計量約15億噸。除了少量能得到應用外，大量的尾礦都只能堆放在尾礦庫。截至到2009年底我國尾礦累積堆積量為100億噸，尾礦已成為我國產生量最大、堆積量最多的固體廢棄物，給礦業節能降耗、環境保護及經濟發展等造成了巨大壓力,成為我國礦業經濟快速發展的瓶頸問題：

????眾所周知，充填采礦法由于能夠最大限度地回收礦產資源，保護地表環境和建構筑物。特別是近年來，隨著充填材料、充填工藝及管道輸送裝備和技術的不斷進步，在有色金屬礦山和貴金屬礦山得到了廣泛應用。

????但是，傳統的尾礦固結充填技術中一般是使用水泥作為膠凝材料來固結尾礦，水泥單耗量非常大，造成尾礦充填成本居高不下，給礦山造成了很大的經濟壓力,而且嚴重制約了充填技術的使用和發展。水泥膠結全尾砂充填存在脫水難、固結體強度偏低、水泥單耗大、充填成本較高等難題。這也是尾礦充填技術在我國難以大幅度推廣的一個主要因素。尋求價格低廉、來源廣泛的水泥替代品,減少水泥用量是充填采礦法礦山降低成本的重要途徑。

發明內容

???本發明的目的在于克服背景技術中的缺陷，提供一種原材料來源廣泛，制備簡單，成本低廉、環境友好的尾礦充填用的氟石膏基膠凝材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一、一種尾礦充填用的氟石膏基膠凝材料，其特征在于：所述膠凝材料由質量百分比為97~99%的基料和1~3%的硫酸鹽激發劑混合而成；

上述基料包括改性氟石膏，礦渣，鋼渣和水泥熟料，其質量百分比為：

1）改性氟石膏???????25~38%?????????

2）礦渣???????????20~50%?

3）鋼渣???????????0~25%

4）水泥熟料????????????2~20%

其中改性氟石膏是由氟石膏經PH調節至弱堿性而形成的。

所述礦渣、鋼渣和水泥熟料是經粉磨后的礦渣、鋼渣和水泥熟料。

所述礦渣為高爐水淬礦渣。

二、一種制備尾礦充填用氟石膏基膠凝材料的方法，包括有下述步驟：

1）制備改性氟石膏