[发明专利]一种相变改性铅锌矿渣护轮带修复材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于相变改性铅锌矿渣的护轮带修复材料及其制备方法，在80‑150目铅锌矿渣中掺入0.5wt%‑10.0wt%的Na₂CO₃粉末，然后在650‑900℃温度下进行相变改性，将铅锌矿渣中的二氧化硅由晶态改性成无定型态，使其具备优良的反应活性，可与氢氧化钙进行水化反应，铅锌矿渣中部分超细硅酸盐矿物作为微骨料与水化硅酸钙具有更好的结合性能，可大幅提升护轮带修复材料的强度；同时，通过掺加一定量硅灰，弥补铅锌矿渣中二氧化硅含量不足的缺陷，可以提高水化硅酸钙含量，优化改性铅锌矿渣护轮带制品的物化性能，保障其后期强度和耐久性；通过加入羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）调节制品加水后料浆的粘度，从而增加修复材料的粘结强度和施工和易性；通过掺入增韧纤维，改善护轮带修复材料的韧性，防止开裂；使用高效多功能复合外加剂改善制品加水后所形成料浆的和易性、气孔结构，提高修复材料成型后的综合力学性能和长期耐久性。

技术领域

本发明属于高性能工程复合材料和无机固体废弃物资源化利用领域，本发明适用于铅锌矿渣综合利用，是一种对活性二氧化硅含量低、密度高的铅锌矿渣高性能相变改性并制备新型护轮带修复工程复合材料的方法。

背景技术

铅锌矿渣是铅锌矿选矿和冶炼后排出的粉状废渣，一般中等规模的铅锌矿厂年排放尾矿矿渣量在10-30万吨左右。铅锌尾矿排放量大，现在一般采取堆场堆放的方式，需占用大量土地，还对附近的河流湖泊与生态环境造成一定程度的污染。因此，对铅锌尾矿矿渣的综合利用已势在必行。

铅锌矿石在自然界品种有150多种，但主要开采价值也只有方铅矿（PbS）、白铅矿（PbCO₃），锌矿石也有50多种，然而最常见的只有闪锌矿(ZnS)、菱锌矿（ZnCO₃）。铅锌矿成因复杂，生长环境不同造成铅锌矿与伴生矿种类差异较大。不同地质条件、不同地域的铅锌矿产生的尾矿和矿渣成分差异较大。目前，铅锌尾矿利用主要作为矿化剂来生产水泥熟料，可以有效地降低熟料矿物形成温度，加速硅酸三钙反应进程，从而达到有效节能降耗，和降低生产成本。根据铅锌尾矿富含氧化钙、氧化铁等成分，利用铅锌尾矿和矿渣代替部分原料生产水泥，既起到补充粘土铁含量不足，还可以节省钙质原料的用量。

由于铅锌尾矿和矿渣中富含二氧化硅，有可用于制备硅酸盐制品的前景，对二氧化硅含量低于35%的铅锌尾矿和矿渣进行相变改性和活化，并制备新型公路护轮带修复材料的利用目前尚未见报道。

发明内容

本发明针对铅锌尾矿矿渣中含有的二氧化硅和硅酸盐矿物，提供一种制备新型公路护轮带修复工程复合材料及其制备方法，该方法是一种工艺简单、成本低廉的铅锌尾矿矿渣的高效资源化处理方法。

本发明的技术方案包含以下几个主要部分：

1）铅锌矿渣相变改性

铅锌矿渣中含有较丰富的二氧化硅，但这些二氧化硅多处于晶体状态，缺乏必要的活性，难以产生火山灰反应和效应。该专利采用的技术手段是相变改性，即通过在铅锌矿渣中掺入一定质量比例的Na₂CO₃粉末进行高温相变改性，使铅锌矿渣中的非活性二氧化硅晶体由晶态变成具有活性的无定型态，从而利用相变改性后铅锌矿渣中的活性无定型二氧化硅与水泥水化，铅锌矿渣中的部分超细硅酸盐矿物作为微骨料与水化硅酸钙具有更好的结合能力，增加新型护轮带修复材料的力学强度和耐久性能。