利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境及建筑材料領(lǐng)域，涉及固體廢棄物的應(yīng)用以及水泥制品的性能的 改善，具體涉及一種利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛鋅尾礦粉是鉛鋅礦廠采用浮選法選礦后排出的粉狀或細(xì)沙狀廢渣，其占鉛鋅尾 礦產(chǎn)量的95%，而大量的尾礦堆放不僅要占用大量地土地，耗費(fèi)大量地存放和管理費(fèi)用，同 時(shí)尾礦中的有害物質(zhì)，特別是重金屬離子在風(fēng)化和雨水淋溶之后，會(huì)發(fā)生釋放與迀移，對周 邊的生態(tài)環(huán)境以及人民的生活產(chǎn)生嚴(yán)重的影響和威脅。鉛鋅尾礦粉具有一定的可塑性，其 含有CaO、Si02、Fe203、Al203以及少量MgO。福建省三明市大田縣的鉛鋅尾礦粉中含有大量 的Si02、Ca0等，與石灰(或石灰和石膏)加水拌在一起，在常溫下，能生成具有膠凝性的水化 產(chǎn)物，既能在水中，又能在空氣中硬化，因此將鉛鋅尾礦可以作為水泥活性混合材，改善水 泥制品的性能。
[0003] 我國鉛鋅尾礦及其冶煉廠分布很廣，廢渣排放量也很大，科學(xué)地回收利用尾礦資 源，變廢為寶，做到環(huán)境友好和經(jīng)濟(jì)友好的雙贏成為一種最佳的選擇。
[0004] 傳統(tǒng)水泥制品具有抗壓強(qiáng)度高，耐久性良好的特點(diǎn)，但其往往抗拉強(qiáng)度較低，抵抗 變形的能力較差，易開裂發(fā)生脆性破壞，不宜作為受拉構(gòu)件以及在生產(chǎn)、應(yīng)用中容易產(chǎn)生裂 紋、缺棱、掉角等質(zhì)量問題。因此提高水泥制品的塑性，增加其延展性，改善其脆性對水泥制 品應(yīng)用中造成的影響具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0005]目前科研人員更多的是對水泥制品抗塑性開裂機(jī)理的研宄。除此，對改善水泥制 品脆性的研宄主要是通過加入有機(jī)塑化劑如：脲醛樹脂，來達(dá)到改變水泥的塑性，使其具備 一定的抗拉強(qiáng)度，而這種方法所需的原料種類多，并且脲醛樹脂在酸性、堿性的環(huán)境下容易 發(fā)生分解，因此耐久性較差。
[0006] 鉛鋅尾礦中中含有Si02、Fe203、Al203以及少量MgO等成分，其成分與黏土相近。我 們在福建省三明市大田縣的鉛鋅尾礦中檢測出了黏土類物質(zhì)的成分，而黏土與適量的水混 合后形成泥團(tuán)，在外力的作用下，泥團(tuán)發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀 不變，具有一定的塑性。我們通過對鉛鋅尾礦用透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡進(jìn)行測 試時(shí)發(fā)現(xiàn)，大田縣鉛鋅尾礦的微觀結(jié)構(gòu)中含有層狀結(jié)構(gòu)。水泥水化產(chǎn)物如，針狀鈣礬石等在 無序生長過程中與鉛鋅尾礦的層狀結(jié)構(gòu)很好的結(jié)合在一起，層狀結(jié)構(gòu)的剝離使得水泥水化 中的孔隙率下降，致密度提高，從而使鉛鋅尾礦水泥制品具有一定的塑性。我們通過鉛鋅尾 礦粉與水泥熟料的混合成功制備出了具有很強(qiáng)的延展性的水泥制品。
[0007] 經(jīng)檢索，國內(nèi)外尚未有利用鉛鋅尾礦粉來制備延展性水泥制品的方法，該項(xiàng)目屬 于國內(nèi)外首家研宄發(fā)明的技術(shù)。本發(fā)明所涉及的主要原材料(鉛鋅尾礦粉)在我國儲(chǔ)量非常 豐富，制備方法簡單易行，能夠充分的回收利用鉛鋅尾礦粉，有效地解決尾礦重金屬所帶來 的污染問題，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重角度來看具有重要的意義，因此具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法，制得的 延展性水泥制品的脆性獲得了改善，具有很強(qiáng)的塑性，使水泥制品具備了一定的韌性。其制 備方法簡單，成本低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適用范圍廣，具有很好的應(yīng)用價(jià)值，能夠很好地被投入規(guī)模 化生產(chǎn)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種利用鉛鋅尾礦粉制備的延展性水泥制品，主要原料按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)：水泥熟料 56~60 %、鉛鋅尾礦粉30~34%、石膏10%。
[0010] 鉛鋅尾礦粉是鉛鋅礦提煉過程中所產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為：Si02 55~60wt.%、Ca0 11 ~18wt.%、Fe203 10~15wt.%、Al203 10~15wt.%、Mg0 1 ~10wt.%。
[0011] 一種利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法，將鉛鋅尾礦粉烘至恒重，與水 泥熟料和石膏混合均勻，加入去離子水?dāng)嚢杌旌?，壓制成段，養(yǎng)護(hù)。具體步驟如下：將鉛鋅尾 礦粉于105°c下烘至恒重；與水泥熟料和石膏球磨2h，混合均勻，過300目篩；加入主要原 料總質(zhì)量10%的去離子水，攪拌30分鐘，壓制成段，20~25°C下養(yǎng)護(hù)，制得所述的延展性水泥 制品。
[0012] 通過此方法制備出的延展性水泥制品，按GB1/7671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方 法（ISO)》測試其28d的抗壓強(qiáng)度結(jié)果顯示達(dá)到了 62. 5R的標(biāo)準(zhǔn)，按GB/T1346-2001《水泥 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》檢測該延展性水泥制品的凝結(jié)時(shí)間，也符合 標(biāo)準(zhǔn)。按照固體廢物浸出毒性測定方法（HJ/T299-2007)對試樣進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，用ICP 法對制品進(jìn)行重金屬溶出情況進(jìn)行檢測，重金屬離子浸出濃度符合GB5085. 3-2007《危險(xiǎn)廢 物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》。說明這種利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法能夠 很好的改善水泥制品的脆性，使其具有很強(qiáng)的塑性，使水泥制品具備了一定的韌性。其制備 方法簡單，成本低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適用范圍廣，具有很好的應(yīng)用價(jià)值，能夠很好地被投入規(guī)?；?生產(chǎn)。
[0013] 本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于： (1)此方法操作工藝簡單，制得的延展性水泥制品的應(yīng)用范圍更廣，除此之外可充分利 用工業(yè)鉛鋅尾礦，緩解其大量排放或閑置對環(huán)境造成的污染，變廢為寶，以廢治污，生態(tài)環(huán) 保。
[0014] (2)本發(fā)明制備所需的主要原材料為鉛鋅尾礦，其大量產(chǎn)生于礦山開采與提煉過 程中，易于獲得，成本很低，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，具有很強(qiáng)定的市場竟?fàn)幠芰Α?br>[0015] (3)本發(fā)明所使用的鉛鋅尾礦粉中含有黏土類物質(zhì)，其微觀結(jié)構(gòu)中含有層狀結(jié)構(gòu)。 水泥水化產(chǎn)物如，針狀鈣礬石等在無序生長過程中與鉛鋅尾礦的層狀結(jié)構(gòu)很好的結(jié)合在一 起，層狀結(jié)構(gòu)的剝離使得水泥水化中的孔隙率下降，致密度提高，從而使鉛鋅尾礦水泥制品 具有一定的塑性。
[0016] (4)本發(fā)明所制備出的制品的脆性得到了大大的改善，具有了很強(qiáng)的塑性，市場應(yīng) 用范圍廣。
[0017] (5)經(jīng)檢索，國內(nèi)外尚未有利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的報(bào)導(dǎo)，該項(xiàng)目屬 于國內(nèi)外首家研宄發(fā)明的技術(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 原料配方的重量配比為：水泥熟料56~60wt%、鉛鋅尾礦粉30~34wt%、石膏10wt%。
[0019] 利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法的具體步驟如下： (1) 將鉛鋅尾礦置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中105°C下烘干水分至恒重； (2) 將鉛鋅尾礦粉、水泥熟料、石膏按比例送入球磨罐中球磨2h獲得混合均勻的混合 料，并過300目篩備用； (3) 在鉛鋅尾礦、水泥熟料和石膏總質(zhì)量10%的去離子水中加入經(jīng)過篩后所獲得的均 勻混合料，攪拌30分鐘后，獲得可塑性混合料。
[0020] (4)將混合料裝入磨具中壓制成段，在溫度為20~25°C條件下養(yǎng)護(hù)，即獲得延展性 水泥制品。
[0021] 實(shí)施例1 原料配方的重量配比：水泥熟料60wt%、鉛鋅尾礦30wt%、石膏10wt%，按配方將三種原 料稱重，并倒入同一個(gè)球磨罐中球磨2h，獲得混合均勻的混合料并過300目篩，將篩選后的 混合料加入到原料總質(zhì)量10%的去離子水中，攪拌30分鐘后獲得可塑性混合料，將獲得的 可塑性混合料裝入模具中壓制成段，然后在溫度為20~25°C條件下養(yǎng)護(hù)，即獲得延展性水泥 制品。
[0022] 按GB1/7671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法（ISO)》測試其在不同齡期的抗壓強(qiáng) 度，按GB/T1346-2001《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》檢測該延展性水 泥制品的凝結(jié)時(shí)間，結(jié)果如表1-1所示。按照固體廢物浸出毒性測定方法（HJ/T299-2007) 對制品進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，用ICP法對重金屬溶出情況進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1-2所示，重金 屬離子浸出濃度符合GB5085. 3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》。
[0023] 表1-1制品的抗壓強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用鉛鋅尾礦粉制備的延展性水泥制品，其特征在于：主要原料按重量百分?jǐn)?shù) 計(jì)：水泥熟料56~60 %、鉛鋅尾礦粉30~34%、石膏10%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉛鋅尾礦粉制備的延展性水泥制品，其特征在于：鉛鋅 尾礦粉是鉛鋅礦提煉過程中所產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為：SiO2 55~60wt.%、Ca0 11~18 wt. %>Fe2O3 10-15wt. %>Al2O3 10~15wt. %>MgO1~10wt. %〇
3. -種利用鉛鋅尾礦粉制備如權(quán)利要求1所述的延展性水泥制品的方法，其特征在 于：將鉛鋅尾礦粉烘至恒重，與水泥熟料和石膏混合均勻，加入去離子水?dāng)嚢杌旌希瑝褐瞥?段，養(yǎng)護(hù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：具體步驟如下：將鉛鋅尾礦粉于105°C下 烘至恒重；與水泥熟料和石膏球磨2h，混合均勻，過300目篩；加入主要原料總質(zhì)量10%的 去離子水，攪拌30分鐘，壓制成段，20~25°C下養(yǎng)護(hù)，制得所述的延展性水泥制品。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用鉛鋅尾礦粉制備延展性水泥制品的方法，以鉛鋅尾礦粉、水泥熟料、石膏為原料，將三種原料加入球磨罐中球磨混合均勻后，將混合料與水混合攪拌均勻，將獲得的可塑性混合料壓制成段后，在一定溫度下養(yǎng)護(hù)，即得延展性水泥制品。本發(fā)明制得的延展性水泥制品的脆性得到了大大的改善，韌性獲得了提高，具有了很強(qiáng)的塑性，應(yīng)用范圍更加廣泛。其制備方法簡單易行，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益且能夠減少尾礦對生態(tài)環(huán)境的污染，應(yīng)用前景好。
【IPC分類】C04B18-12, C04B28-14
【公開號(hào)】CN104761232
【申請?zhí)枴緾N201510159430
【發(fā)明人】于巖, 李沖, 何健, 李恩
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月7日