[發明專利]一種利用鉛鋅尾礦和鋁灰制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法

在審

• 申請號: 202011645638.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN114685071A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 田鍵;胡攀;于宗敏
• 申請（專利權）人: 湖北湖大天沭新能源材料工業研究設計院有限公司
• 主分類號: C04B7/32
• 分類號: C04B7/32;C04B7/14;C04B7/24;G21F1/02;G21F1/04
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本發明涉及一種利用鉛鋅尾礦和鋁灰制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法，屬于特種建材和固廢資源化利用領域，所述利用鉛鋅尾礦和鋁灰制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法包括以下步驟：步驟一：稱取質量百分比為3?20％的鉛鋅尾礦、5?15％的鋁灰原料，50?70％的石灰巖、5?20％的工業副產石膏、進行混合和研磨，得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料生料；步驟二：將上述防輻射膠凝材料生料在1250?1450℃溫度下煅燒30?60min，急速冷卻，得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料熟料；步驟三：稱取質量百分比為95％?99％的防輻射膠凝材料熟料、1?5％的混合助劑，研磨混合均勻得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料。本發明提供一種利用含鉛固廢制備防輻射膠凝材料的方法，制備的膠凝材料在具備良好力學性能的同時，具有良好的防輻射效果，在高輻射等特殊領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及特種建材領域和工業固廢資源化利用領域，具體涉及一種利用鉛鋅尾礦制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法。

背景技術

固體廢棄物堆存量大、處理難度大、占用大量的土地、污染地下水及大氣等問題，是目前限制我國礦冶行業健康發展的關鍵制約因素。據不完全統計，2019年我國的鉛鋅礦開采量已超4000萬噸/年，年副產鉛鋅尾礦3000萬噸以上。對其利用主要在有價金屬再選和礦井回填等方面利用，但總體利用率較低，大量的鉛鋅尾礦堆存，給該區域的環境造成了嚴重的危害。鋁灰是是電解鋁廠熔鑄車間的下腳料，其含有較高含量單質鋁、氧化鋁及其它含鋁化合物，其目前主要是用于再生鋁的回收利用。

核能在我國能源系統領域占據的比例呈現逐年上升的趨勢，核輻射安全的問題已經引起了全球的關注，也別是在日本福島核電站事件之后。膠凝材料配置的防輻射型混凝土是核電防輻射工程的重要組成部分，目前防輻射型膠凝材料主要有鋇水泥、鍶水泥和含硼水泥，同時含鉛材料也對α、β、γ射線輻射具有良好的防護吸收效果。

鋇水泥和鍶水泥原理上是通過利用氧化鋇(BaO)和氧化鍶(SrO)代替硅酸鹽水泥中的氧化鈣(CaO)，形成以硅酸三鋇(3BaO·SiO2)、硅酸三鍶(3SrO·SiO2)為主要礦物相的特種膠凝材料。含硼(B)水泥目前主要是以普通硅酸鹽水泥和含硼氧化物或礦物混合磨勻后制成。Pb防護材料目前主要以Pb板、Pb防護服等防護材料，一般使用在輻射嚴重超標或者輻射事故等緊急情況下使用，由于其密度大，重量大，限制了其使用。

含Pb膠凝材料可以很好解決Pb防護材料質量大，使用困難等問題。利用含Pb化合物在高溫下，與膠凝材料中的Ca、Si、Al、S、O等組成特定的化合物形式，作為膠凝材料組成成分的同時，實現Pb元素固定。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用鉛鋅尾礦和鋁灰制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法，該方法能夠利用鉛鋅尾礦和鋁灰等固體廢棄物，制成一種具有防輻射性能的硫鋁酸鹽膠凝材料，該防輻射性能的硫鋁酸鹽膠凝材料在充分利用固廢的基礎上，產品性能滿足《GB20472-2006-硫鋁酸鹽水泥》相關標準，同時具有良好的防α、β、γ射線及輻射效果。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種利用鉛鋅尾礦和鋁灰制備防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料的方法，包括如下步驟：

步驟一：按質量百分比計，鉛鋅尾礦10-40％、鋁灰5-20％、石灰石50-70％、工業副產石膏10-30％，混合、研磨均化得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料生料；

步驟二：將上述防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料生料在1250-1450℃溫度下煅燒30-60min，急速冷卻，得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料熟料；

步驟三：按質量百分比計，防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料熟料80-100％，混合助劑0-20％，研磨混合均勻得到防輻射硫鋁酸鹽膠凝材料。