一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及資源再生利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著我國(guó)城市化的加快以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，錳需求量不斷增長(zhǎng)，相應(yīng)的錳礦數(shù)量和規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，于此同時(shí)低品位錳尾礦排放量急劇增加。我國(guó)錳礦主要分布在湖南、貴州和廣西三省，低品位錳尾礦堆存量巨大，錳尾礦堆積不僅占用土地，而且雨水滲濾液還會(huì)造成土壤和地下水的錳污染，隨著空氣污染愈發(fā)嚴(yán)重，酸雨越來(lái)越頻繁，迄今已發(fā)生多起土壤和地下水錳嚴(yán)重超標(biāo)事件，不僅危害人類(lèi)身體健康，還對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成影響，延緩樹(shù)木生長(zhǎng)，增加病蟲(chóng)害頻率，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡，另外錳尾礦長(zhǎng)期露天堆放，由于風(fēng)力侵蝕，表面逐漸風(fēng)化成粉塵并漂浮在空氣中，不僅污染大氣環(huán)境，還會(huì)形成酸雨，因此必須盡快解決錳尾礦堆積問(wèn)題。
[0003]目前錳尾礦膠結(jié)充填地下采礦區(qū)是實(shí)現(xiàn)低品位錳尾礦資源化利用最有效的途徑之一，不僅可以解決建設(shè)尾礦壩存在的擠占土地、污染環(huán)境、耗資巨大等問(wèn)題，還可以解決地下采空區(qū)存在的安全隱患和采空區(qū)塌陷造成的破壞地表生態(tài)問(wèn)題，傳統(tǒng)膠結(jié)充填技術(shù)普遍使用水泥作膠凝材料來(lái)固化錳尾礦，但水泥消耗量大導(dǎo)致錳尾礦膠結(jié)充填成本居高不下，嚴(yán)重阻礙低品位錳尾礦資源化利用，而且錳尾礦因水化活性低、材質(zhì)堅(jiān)硬難以破碎、雜質(zhì)成分復(fù)雜已成為較難處理的固體廢棄物之一，因此急需一種成本低、利用率高、制備簡(jiǎn)便的低品位錳尾礦資源化利用途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中錳尾礦利用率低，難以處理應(yīng)用，膠結(jié)充填成本高的技術(shù)問(wèn)題；達(dá)到降低錳尾礦的再利用成本，提升其利用率，避免錳尾礦環(huán)境污染的技術(shù)效果。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，包括:
[0006]將低品位錳尾礦水洗、烘干、破碎以及球磨至礦粉；
[0007]將所述礦粉與激發(fā)劑混合攪拌均勻；
[0008]其中，所述激發(fā)劑包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述錳尾礦的成分組成中至少包括:二氧化娃、三氧化二鋁以及氧化I丐。
[0009]進(jìn)一步地，所述礦粉的粒徑小于等于0.075mm。
[0010]進(jìn)一步地，所述激發(fā)劑占所述礦粉的摻雜質(zhì)量百分比是:
[0011]生石灰摻雜10%，水玻璃摻雜1.5%，石膏摻雜4%。
[0012]進(jìn)一步地，所述礦粉中二氧化硅、三氧化二鋁以及氧化鈣的質(zhì)量百分比大于60%。
[0013]進(jìn)一步地，所述生石灰為粉末狀。
[0014]進(jìn)一步地，所述水玻璃為固體顆粒狀。
[0015]進(jìn)一步地，所述石膏為磷石膏或脫硫石膏粉。
[0016]—種凝膠材料，采用上述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法制備得到。
[0017]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，錳尾礦粉中的活性組份與激發(fā)劑發(fā)生水化反應(yīng)，利用固體廢棄物自身化學(xué)性質(zhì)和激發(fā)劑的化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)了低品位錳尾礦的資源化利用，具有無(wú)二次污染、成本低廉、制備方便及資源利用率高等特點(diǎn)。
[0019]2、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用生石灰作為激發(fā)劑，其遇水釋放Ca2+和OH，Ca2+參與水化反應(yīng)中鈣礬石的生成，OH調(diào)節(jié)漿體pH，為鈣礬石和水化硅酸鈣凝膠等水化產(chǎn)物制造最佳的堿性生長(zhǎng)環(huán)境，從而提升錳尾礦的利用率。
[0020]3、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用水玻璃作為激發(fā)劑，水玻璃對(duì)水化反應(yīng)中間產(chǎn)物硅鋁酸鹽酸性保護(hù)膜的溶解破壞起到催化作用，充分激發(fā)低品位錳尾礦潛在膠凝活性，從而提升錳尾礦的利用率。
[0021]4、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用石膏作為激發(fā)劑，石膏與中間產(chǎn)物水化鋁酸鈣凝膠直接發(fā)生二次反應(yīng)生成具有早強(qiáng)特性的鈣礬石，大大提升了凝膠材料的品質(zhì)，從而提升其循環(huán)利用率。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，
[0023]將低品位錳尾礦水洗、干燥、破碎以及球磨至礦粉；
[0024]將所述礦粉和激發(fā)劑混合均勻攪拌；
[0025]其中，所述激發(fā)劑包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述錳尾礦的成分組成中至少包括:二氧化娃、三氧化二鋁以及氧化I丐。
[0026]礦粉的粒徑小于等于0.075mm，使得凝膠反應(yīng)高效。
[0027]激發(fā)劑占所述礦粉的摻雜質(zhì)量百分比是:
[0028]生石灰摻雜10%，水玻璃摻雜1.5%，石膏摻雜4% ;使得水化反應(yīng)的效率更高，且降低再生成本。
[0029]攪拌機(jī)中的反應(yīng)環(huán)境為堿性環(huán)境。其中，錳尾礦粉中Si02、Al2O3和CaO等活性組份與激發(fā)劑發(fā)生水化反應(yīng)，其中生石灰遇水釋放Ca2+和OH，Ca2+參與水化反應(yīng)中鈣礬石的生成，OH調(diào)節(jié)漿體pH，為鈣礬石和水化硅酸鈣凝膠等水化產(chǎn)物制造最佳的堿性生長(zhǎng)環(huán)境；水玻璃對(duì)水化反應(yīng)中間產(chǎn)物硅鋁酸鹽酸性保護(hù)膜的溶解破壞起到催化作用，充分激發(fā)低品位錳尾礦潛在膠凝活性；石膏與中間產(chǎn)物水化鋁酸鈣凝膠直接發(fā)生二次反應(yīng)生成具有早強(qiáng)特性的鈣礬石，提升膠凝材料的品質(zhì)，使其能夠更好的投入再生利用。
[0030]為了保證凝膠材料的質(zhì)量，優(yōu)選的，礦粉中二氧化硅、三氧化二鋁以及氧化鈣的質(zhì)量百分比大于60%。
[0031]為了保證凝膠材料的制備效率，優(yōu)選的，生石灰為粉末狀；所述水玻璃為固體顆粒狀；石膏為磷石膏或脫硫石膏粉。
[0032]本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種凝膠材料，上述低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法制備得到。
[0033]下面結(jié)合相關(guān)實(shí)施案例進(jìn)一步詳細(xì)敘述:
[0034]選取磁選后錳品位為4%的氧化錳尾礦，將尾礦用自來(lái)水沖洗，在105°C下烘干，分別采用鄂式破碎機(jī)與立式行星球磨機(jī)將尾礦破碎、球磨，并過(guò)200篩。稱(chēng)取篩下礦物100kg、生石灰粉4kg、水玻璃1.5kg、脫硫石膏粉4kg，混合均勾形成膠凝材料。該膠凝材料添加量為尾礦質(zhì)量的20%?30%。膠凝材料凈漿試體28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到4.9IMPa,軟化系數(shù)可達(dá)到0.74，滿(mǎn)足工程性能需要。
[0035]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0036]1、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，錳尾礦粉中的活性組份與激發(fā)劑發(fā)生水化反應(yīng)，利用固體廢棄物自身化學(xué)性質(zhì)和激發(fā)劑的化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)了低品位錳尾礦的資源化利用，具有無(wú)二次污染、成本低廉、制備方便及資源利用率高等特點(diǎn)。
[0037]2、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用生石灰作為激發(fā)劑，其遇水釋放Ca2+和OH，Ca2+參與水化反應(yīng)中鈣礬石的生成，OH調(diào)節(jié)漿體pH，為鈣礬石和水化硅酸鈣凝膠等水化產(chǎn)物制造最佳的堿性生長(zhǎng)環(huán)境，從而提升錳尾礦的利用率。
[0038]3、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用水玻璃作為激發(fā)劑，水玻璃對(duì)水化反應(yīng)中間產(chǎn)物硅鋁酸鹽酸性保護(hù)膜的溶解破壞起到催化作用，充分激發(fā)低品位錳尾礦潛在膠凝活性，從而提升錳尾礦的利用率。
[0039]4、本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，采用石膏作為激發(fā)劑，石膏與中間產(chǎn)物水化鋁酸鈣凝膠直接發(fā)生二次反應(yīng)生成具有早強(qiáng)特性的鈣礬石，大大提升了凝膠材料的品質(zhì)，從而提升其循環(huán)利用率。
[0040]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括: 將低品位錳尾礦水洗、烘干、破碎以及球磨至礦粉； 將所述礦粉與激發(fā)劑混合攪拌均勻； 其中，所述激發(fā)劑包括:生石灰、水玻璃以及石膏；所述錳尾礦的成分組成中至少包括:二氧化娃、三氧化二鋁以及氧化I丐。2.如權(quán)利要求1所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于:所述礦粉的粒徑小于等于0.075mm。3.如權(quán)利要求1所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述激發(fā)劑占所述礦粉的摻雜質(zhì)量百分比是: 生石灰摻雜10%，水玻璃摻雜1.5%，石膏摻雜4%。4.如權(quán)利要求1所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述礦粉中二氧化硅、三氧化二鋁以及氧化鈣的質(zhì)量百分比大于60%。5.如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于:所述生石灰為粉末狀。6.如權(quán)利要求5所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于:所述水玻璃為固體顆粒狀。7.如權(quán)利要求5所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，其特征在于:所述石膏為磷石膏或脫硫石膏粉。8.一種凝膠材料，其特征在于:采用如權(quán)利要求5所述的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法制備得到。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于資源再生利用技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，包括：將低品位錳尾礦水洗、破碎以及球磨至礦粉；將所述礦粉與激發(fā)劑混合攪拌均勻；其中，所述激發(fā)劑包括：生石灰、水玻璃以及石膏；所述錳尾礦的成分組成中至少包括：二氧化硅、三氧化二鋁以及氧化鈣。本發(fā)明提供的低品位錳尾礦基膠凝材料的制備方法，以固體廢棄物為主要原料，利用固體廢棄物自身化學(xué)性質(zhì)和激發(fā)劑的化學(xué)反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)了低品位錳尾礦的資源化利用，具有無(wú)二次污染、成本低廉、制備方便的特點(diǎn)，能夠大大提升錳尾礦的再生利用率。
【IPC分類(lèi)】C04B7/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105060742
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510447994
【發(fā)明人】薛強(qiáng), 王華慶, 李江山, 劉磊, 陳億軍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日