[發明專利]一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010974961.8
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112125543B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張延年
• 申請（專利權）人: 張延年
• 主分類號: C04B7/26
• 分類號: C04B7/26;C04B7/153
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料，包括以下重量份的原料：鐵尾礦40?50份、高爐渣5?10份、粉煤灰10?20份、脫硫灰20?30份、電石渣20?30份、活化劑0.05?0.14份。本發明能夠大量消耗工業大宗固廢，不僅可以減少環境污染，節約大片良田粘土，變廢為寶，實現高效率利用工業大宗固廢；而且復合凝膠材料生產工藝簡單、成本低、品質高。

技術領域

本發明屬于固廢資源化技術領域，特別是涉及一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料及其制備方法。

背景技術

近年來，針對充填膠凝材料單一、充填成本高的現狀，諸多學者展開了一系列研究。盧前明等以造紙污泥灰、硫鋁酸鹽水泥熟料配制煤礦充填膠凝材料，研究懸浮增稠劑、激發劑、料漿水固比對膠凝材料強度、保水性、流動性的影響，并利用X射線衍射、掃描電鏡和能譜分析表征手段對水化產物進行微觀分析，所制備充填膠凝材料可同時滿足泵送及強度要求；李高魯等將粉煤灰和電石渣作為主要原料制成礦用充填膠凝材料，并開展了對膠凝材料凝結時間和強度的研究，研究發現凝結時間隨著粉煤灰和電石渣摻量的增加而降低；王貽明等對不同磷石膏、堿性激發劑添加量及料漿濃度進行配比，確定半水磷石膏基充填材料最優配比，并利用SEM和石膏水化理論對半水磷石膏基充填體進行分析。研究結果表明：在磷石膏添加量為50%，堿性激發劑添加量為1.5%，充填料漿濃度為69%時，半水磷石膏基充填料的3、7、28d強度分別為3.0、3.8、3.8MPa，滿足當地礦山充填采礦的要求；FerdiCihangir等采用高爐礦渣，利用激發劑激發其膠凝活性應用于井下充填，360天抗壓強度可達到4MPa，滿足充填體的強度要求；YuanYao等采用煤燃燒的副產物制備充填膠凝材料，研究結果發現所制備的膠凝材料具有較好的流動性以及較低的泌水率，360天抗壓強度可達到7MPa，各項性能滿足充填要求。雖然近年來在新型膠凝材料的研究方面取得了一定的進展，然后在采用超細鐵尾砂制備充填膠凝材料方面鮮有報道。

通過一些學者對鐵尾礦的理化性能檢測與長期的研究，發現鐵尾礦的成分與爐渣成分有相似之處，主要是以SiO2-CaO-Al2O3成分為主的硅酸鹽礦物，作為原料成功制備了輔助膠凝材料或地質聚合物，理論上具備將超細鐵尾礦制備成膠凝材料的基礎，但鐵尾礦的活性相對于爐渣要低，因此研究如何高效提高鐵尾礦的活性，是項目研究的關鍵和重點。因此，若能利用超細鐵尾礦通過激發活性制備成一種膠凝材料，實現礦山膠凝材料的自給自足，不僅可以解決礦山尾礦大量堆存，處置難的問題，可以大幅度降低充填采礦的成本，真正實現綠色礦山建設，礦業可持續發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料，采用工業大宗固廢為原料，生產工藝簡單，實現了高效率利用工業大宗固廢，有效降低成本并提高材料品質。

為了解決現有技術存在的問題，本發明采用的技術方案如下：一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料，包括以下重量份的原料：鐵尾礦40-50份、高爐渣5-10份、粉煤灰10-20份、脫硫灰20-30份、電石渣20-30份、活化劑0.05-0.14份。

活化劑包括以下重量份的原料：堿渣15-20份、鋇渣20-30份、硫磺渣10-15份、有機化合物10-15份。

有機化合物是二乙醇胺、三乙醇胺、環烷酸的一種或多種。

一種以大宗固廢為原料的復合凝膠材料的制備方法，包括以下步驟：

①將鐵尾礦、高爐渣、粉煤灰、脫硫灰、電石渣分別進行粗磨，經過粗磨后物料的最大粒徑小于10mm；

②將步驟①粗磨后的物料分別進行超細磨，經超細粉磨后物料達到顆粒級配1-30μm＞98%以上，然后加入活化劑，③將步驟②的物料進行混合均勻，配成膠凝材料成品。

本發明所具有的優點及有益效果是：

本發明以大宗固廢為原料，能夠大量消耗工業大宗固廢，不僅可以減少環境污染，節約大片良田粘土，變廢為寶，實現高效率利用工業大宗固廢；而且生產工藝簡單、成本低、品質高。