[發明專利]一種尾礦制備混凝土摻合料的方法

在審

• 申請號: 202110243106.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112919846A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 匡敬忠;于明明;邱廷省
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C04B24/32
• 分類號: C04B24/32;C04B18/12
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

本發明公開了一種尾礦制備混凝土摻合料的方法，包括以下步驟：步驟1：將尾礦干燥，尾礦含水量控制在5％以下；步驟2：用去離子水將激發劑配置成溶液；所述的激發劑為以下藥劑：偏鋁酸鈉、石灰和腐殖酸鈉；步驟3：稱量一定量的尾礦，以尾礦的質量為基準，添加一定量的激發劑溶液，并使尾礦與激發劑飽和溶液混合均勻，在一定溫度和一定時間下進行尾礦預處理；步驟4：將步驟3得到的預處理尾礦與活化劑混合，混合后采用磨機粉磨一定時間，獲得尾礦混凝土摻合料。通過添加化學激發劑和活化劑，采用化學預處理與機械?化學活化聯合工藝制備了混凝土用摻合料，不僅提高了尾礦的附加值，還真正實現了尾礦的大規模資源化利用。

技術領域

本發明屬于礦業固廢資源化和無機非金屬材料領域，具體涉及一種尾礦制備混凝土摻合料的方法。

背景技術

混凝土中的摻合料是一類能改善混凝土性能的天然的或人工的細分散硅質粉狀材 料，占混凝土中總膠凝材料用量的20％-70％，是高強混凝土和高性能混凝土的必要組成 材料，也被稱為混凝土的第六組分材料。由于這類材料通常具有潛在的火山灰活性，能與石灰、消石灰等鈣質材料加水拌合后，能夠凝結硬化進而產生強度，或與水泥水化生 成的氫氧化鈣起反應，生成具有膠凝能力的水化產物，能改善混凝土性能，節約用水， 調節混凝土強度等級，市場需求巨大。常用于混凝土中的摻合料主要為粉煤灰、粒化高 爐礦渣粉、沸石粉、硅灰等，尤其是粉煤灰應用最為廣泛。

尾礦是工業固體廢棄物的主要組成部分。世界各國每年采出的金屬礦、非金屬礦、煤、粘土等高達100億t以上，排出的尾礦量約50億t，以有色金屬礦山累計堆存的尾 礦為例，美國達到80億t。目前我國發現的礦產有150多種，開發建立了8000多座礦 山，累計生產尾礦59.7億t，而且每年仍以3.0億t的速度在增長。目前，尾礦的綜合 利用途徑主要包括：1)回收尾礦中的有價組分；2)尾礦用作建筑材料及采空區填充料； 3)尾礦用作土壤改良劑及微量元素肥料；4)利用尾礦復墾植被。目前，我國尾礦綜合 利用率僅為15％左右，與國外綜合利用率為60％的先進水平相距甚遠。

礦物摻合料已經成為配制混凝土的必要組分。隨著我國基礎建設的大規模展開，粉煤灰、礦渣粉等傳統混凝土摻合料已經出現緊缺的問題。尾礦主要化學成分與傳統建 筑材料原料相似，且粒度較細，性質穩定，作為建材原料有著天然的優勢。若能將尾礦 制備成混凝土摻合料，既可解決傳統混凝土摻合料緊缺問題，又能促進尾礦減量化、無 害化和資源化處理；但由于其火山灰活性低，其最大的摻量小。因此，如何提高尾礦的 火山灰活性，成為其大規模資源化利用的關鍵。

發明內容

本發明針對尾礦綜合利用率不高，活性低，綜合利用工藝復雜、生產成本高等技術上的不足，提出了一種以尾礦為原料，通過添加化學激發劑和活化劑，采用化學預處 理與機械-化學活化聯合工藝制備了混凝土用摻合料，不僅提高了尾礦的附加值，還真 正實現了尾礦的大規模資源化利用，而且開拓了尾礦的應用領域；整體制備工藝綠色環 保，具有重要的環境效益和經濟效益。

為達到上述技術效果，本發明提供以下技術方案：

一種尾礦制備混凝土摻合料的方法，包括以下步驟：

步驟1：將尾礦在一定條件下干燥，尾礦含水量控制在5％以下；

步驟2：用去離子水將激發劑配置成溶液；所述的激發劑為以下藥劑：偏鋁酸鈉、石灰和腐殖酸鈉；

步驟3：稱量一定量的尾礦，以尾礦的質量為基準，添加一定量的激發劑溶液，并使尾礦與激發劑飽和溶液混合均勻，在一定溫度和一定時間下進行尾礦預處理；激發劑 添加量為尾礦重量的：0.01％-3％；激發劑的優化組合為：偏鋁酸鈉、石灰和腐殖酸鈉， 三者重量百分比為：10-30％：10-40％：20-70％；激發劑會對尾礦產生表面溶解，使其 表面形成無定形物質以提高活性組分。