[发明专利]一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机胶凝材料技术领域，特别涉及一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法。

背景技术

目前，我国是世界上最大的电解锰生产国，电解锰产量约占世界总产量的98％。在电解完锰矿石之后，便产生了巨大的工业固体废物——锰尾矿渣。这些大量堆积的锰尾矿渣不但造成工业原料的严重浪费(锰渣中还含有约2％的锰)，而且还会对环境造成严重危害，占用大量土地、影响土壤结构、破坏生态、污染大气与周边环境。对锰尾矿渣的回收利用，前人已经做了大量的工作，其中将锰尾矿渣作建筑材料引起了人们的广泛关注。首先，锰尾矿渣中含有二水石膏、石英和水化硅酸二钙等矿物，用锰尾矿渣替代部分水泥生产混凝土，可以改变混凝土的孔结构，提高混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性，并将有毒的重金属离子固化在水泥混凝土中。WangYong等将生石灰、石膏、水泥、锰尾矿渣和铝粉按一定配比混合，可以生产出一种性能符合国家标准的加气混凝土。此外，锰尾矿渣也常用于生产制备各种类型的砖，HuChunyan,WangHongbing等提出将锰尾矿渣代替部分粘土并配以一定比例的废玻璃和高岭土制成陶瓷砖，其掺量高达40％。地聚物是一种新型胶凝材料，其生产过程比水泥绿色环保，是水泥的一种理想替代品。目前，对于以锰尾矿渣取代部分偏高岭土制备锰尾矿渣/偏高岭土地聚物的研究还鲜见报道。本专利提供了一种以锰尾矿渣取代部分偏高岭土，制备锰尾矿渣/偏高岭土地聚物的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种锰尾矿渣基地聚物胶凝材料及其制备方法。

本发明的地聚物胶凝材料以高岭土和锰尾矿渣为主要原料制得。

形成地聚物的原料，一般都含有硅、铝氧化物，因此高岭土成为制备地聚物的理想原料。锰尾矿渣含有较高的硅氧化物以及一定量的铝氧化物，可以成为制备地聚物的原料，从而提高锰尾矿渣综合利用程度。

制备上述地聚物胶凝材料的具体步骤为：

(1)偏高岭土的制备

将较大块状的高岭土击碎，置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率升至600℃，保温6小时，得到具有较强活性的偏高岭土，将所得偏高岭土用密封式研磨机研磨成粒径为0.049-0.074mm细粉。

(2)水玻璃溶液的配制

向模数3.26，波美度为39.7，ω(Na₂O)＝8.75％，ω(SiO₂)＝27.6％，密度ρ＝1.40g/mL的市售工业级水玻璃中加入氢氧化钠制得模数为1.2～1.6的水玻璃溶液。

(3)锰尾矿渣基地聚物胶凝材料的制备

a.将锰尾矿渣置于密封式研磨机中，研磨至粒径约为0.049-0.074mm的锰尾矿渣粉末。

b.按照水玻璃溶液掺量为30％，水灰比为0.35，锰尾矿渣粉与偏高岭土质量之比为20％～40％，称取步骤(2)制得的水玻璃溶液、步骤(1)制得偏高岭土，(3)中第a步骤获得锰尾矿渣粉，额外加的水；水玻璃掺量为所添加的步骤(2)制得的水玻璃溶液与步骤(1)制得的偏高岭土和(3)中第a步骤获得的锰尾矿渣粉质量之和的百分数，水灰比为水与步骤(1)制得的偏高岭土和(3)中第a步骤获得的锰尾矿渣粉质量比，水为额外加水、水玻璃溶液中的水和氢氧化钠转化为氧化钠所脱的水三者之和。

c.将(3)中第b步骤称量好的偏高岭土、锰尾矿渣粉倒入行星式搅拌容器内，一边搅拌，一边逐渐加入称量好的步骤(2)制得的水玻璃溶液和额外加的水，充分搅拌，将搅拌好的浆料倒入模具中，置于水泥胶砂振实台中振实成型，将成型的试件置于室温下固化24小时，然后脱模，在自然条件下继续养护7天，即制得地聚物胶凝材料。

所述高岭土为工业级；锰尾矿渣中Al₂O₃质量百分比含量不低于3.923％，SiO₂质量百分比含量不低于53.195％。

本发明工艺简单，利用锰尾矿渣粉代替部分偏高岭土，降低了地聚物胶凝材料的成本，提高了锰尾矿渣综合利用程度，并且锰尾矿渣基地聚物胶凝材料的力学性能、物理性能(包括容积密度、吸水率)与偏高岭土基地聚物胶凝材料相当。

附图说明

图1为本发明实施例不同锰尾矿掺杂量养护不同时间的抗压强度图。

图中：A1-A5依次表示锰尾矿渣掺杂量为10％、20％、30％、40％、50％。

具体实施方式

实施例：

(1)偏高岭土的制备