[发明专利]高硅铁尾矿胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明属建筑材料技术领域，尤其涉及一种高硅铁尾矿胶凝材料及其制备方法，包括如下原料：复合粉体、碱激发剂及水；以重量百分含量计，所述复合粉体包括：硅质铁尾矿粉60～75%、钢渣粉1～8%、煤矸石5～15%、粉煤灰0～25%、矿渣粉5%～15%及硅藻土0～2%；所述水占复合粉体30～40%。所述碱激发剂包括甲基硅酸钠与硅酸钠；甲基硅酸钠的纯度不小于98%，硅酸钠的模数Si0₂/Na₂0为1.5～3.5。本发明生产成本低，稳定性高，孔隙率低，体积密度大，抗渗性能理想，能有效激发高硅型细铁尾矿砂的活性，可抑制钢渣膨胀，对凝结时间进行调整。

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，尤其涉及一种高硅铁尾矿胶凝材料及其制备方法。

背景技术

铁尾矿是钢铁工业排放的固体废弃物。据不完全统计，目前我国累计堆存的铁尾矿已经高达 5×109 t 左右，而且随着铁矿产能的不断提高，铁尾矿堆存量正以 5×108 t的速率增长。铁尾矿的堆存既占用耕地、污染环境，又需投入大量的资金去 维护。目前我国铁尾矿的综合利用率仅为7%，远低于发达国家60%的利用率，因此研究铁尾矿的综合利用十分重要。高硅铁尾矿主要由硅质和铁质成分组成，其中SiO₂质量分数可高达70% ，Fe₂O₃质量分数约为17%，杂质含量低。另一方面，Fe₂O₃和SiO₂微粉均是重要的工业原料，它们的常规制备方法工艺复杂、能耗大、成本高。

铁尾矿的矿物组成主要为结构稳定的脉石矿物，如石英、长石、辉石、石榴石、角闪石等，几乎没有活性，同时随着选矿技术的提高，尾矿的中位粒径已由十几年前200 微米降至现在的40微米，即使用作混凝土集料其粒径也已不适合。因此，大大限制了其消纳途径。为了解决铁尾环境污染和资源浪费的问题，采取合适的手段激发铁尾矿的胶凝活性。随着全球经济的发展,建筑行业需求量迅猛增长,水泥成为世界上最大宗的商品之一。然而，硅酸盐水泥的生产主要原料为石灰石，生产水泥需要对自然矿产进行大量开采且水泥生产工艺“两磨一烧”排放大量的二氧化碳等有害气体污染环境，所以生产水泥消耗了大量的资源和严重污染环境。随着社会对全球气候变暖和温室气体减排问题的日益关注，研究发展低能耗和低碳技术成为水泥工业的主要所需。例如，发明专利CN103011648A《一种混凝土用改性铁尾矿活性掺合料及其制备方法》公开了一种利用聚羧酸盐减水剂对铁尾矿进行表面改性提高其活性的方法，采用该方法生产的改性铁尾矿活性掺合料的活性与与Ⅱ级粉煤灰相当，但聚羧酸盐减水剂在其中只起分散助磨作用，仅有助于铁尾矿细度的提高，并不能激发铁尾矿的化学活性。

目前，碱激发胶凝材料常采用的碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠混合使用，存在需要单独配制碱溶液工序复杂且稳定性不高、凝结时间过快等问题，制约了其在工程实际中应用推广。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种生产成本低，稳定性高，抗渗性能理想，能有效激发高硅型细铁尾矿砂的活性，孔隙率低，体积密度大，对凝结时间进行调整的高硅铁尾矿胶凝材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的:

一种高硅铁尾矿胶凝材料，包括如下原料：复合粉体、碱激发剂及水；以重量百分含量计，所述复合粉体包括：硅质铁尾矿粉60～75%、钢渣粉1～8%、煤矸石5～15%、粉煤灰0～15%、矿渣粉5%～15%及硅藻土0～2%；所述水占复合粉体30～40%。

作为一种优选方案，本发明硅藻土使用前先在100℃干燥24h，其比表面积为19.32m²/g；以质量百分含量计，硅藻土化学成分包括：

Ca0 0.8～1.2%；

Si0₂ 75.1～79.2%；

Fe₂O₃ 1.1～1.8%；