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CN106810188A - 一种金伯利岩尾矿复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种金伯利岩尾矿复合材料及其制备方法 Download PDF

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卢思桥
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Abstract

本发明提一种金伯利岩尾矿复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌约1分钟；(2)加入氢氧化钠水溶液，搅拌约1分钟，得到金伯利岩尾矿复合材料。本发明解决了金伯利岩尾矿因堆积而造成的滑坡隐患、粉尘污染等，制作的建材产品得到应用，成本大幅降低，可替代非结构件的水泥制品，而且制备方法简单。本发明同样可应用于铜尾矿、金尾矿、铁尾矿、花岗岩、石英砂尾矿、赤泥、海砂等。

Description

一种金伯利岩尾矿复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建材复合材料技术领域，具体涉及一种金伯利岩尾矿复合材料及其制备方法。
背景技术
大连金刚石矿堆积有大量的金伯利岩尾矿，金伯利岩尾矿的综合回收利用问题已倍受关注。长期以来，人们做了大量的尝试，用水泥、砂子及金伯利岩尾矿为原料制作地砖等，或强度不够，或使用一段时间后存在开裂现象，证明此种应用方法是不可行的。而金伯利岩尾矿不断堆积会造成滑坡隐患、粉尘污染等。
现有技术中利用尾矿制备复合材料中，尾矿常被用做填充料，经过处理的尾矿可以作为水泥、瓦、加气混凝土、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料等的原料，尾矿砂可以替代一部分的机制砂用来制作混凝土、修筑公路、路面材料等。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种金伯利岩尾矿复合材料的制备方法，实现变废为宝，并且生产工艺简单，成本低，可替代非结构件的水泥制品。
一种金伯利岩尾矿复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌约1分钟；(2)加入氢氧化钠水溶液，搅拌约1分钟，物料呈流体状，内部形成硅铝四面体结构，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，金伯利岩尾矿3.33-7.18份，粉煤灰为3.08-5份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液0.41-1.25份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％。
优选粉煤灰3.33-5份，这样得到的复合材料强度高。
搅拌速度为62-125r/min。
本发明还提供一种由上述方法制备的金伯利岩尾矿复合材料。
本发明的有益效果是：
本发明采用金伯利岩尾矿、粉煤灰和碱性激发剂为原料合成复合材料，与传统碱性激发剂不同，首次复合使用硅酸钠水溶液和氢氧化钠水溶液作为碱性激发剂(氢氧化钠与硅酸钠溶液均为市场上普遍使用的，成本低，实用性强)，而且制备过程中先加入硅酸钠水溶液，物料结团，再加入氢氧化钠混合溶液。另外，首次在金伯利岩尾矿中应用，由于产生解聚、凝聚反应形成硅铝四面体结构，制成的复合材料强度大幅提高，3天强度可达30Mpa，36天强度可达40MPa，74天可达50Mpa，避免了水泥水化反应而造成的冻融性。解决了金伯利岩尾矿因堆积而造成的滑坡隐患、粉尘污染等，制作的建材产品得到应用，成本大幅降低，可替代非结构件的水泥制品。本发明同样可应用于铜尾矿、金尾矿、铁尾矿、花岗岩、石英砂尾矿、赤泥、海砂等。
具体实施方式
本发明采用粉煤灰与金伯利尾矿中氧化物成分及含量(质量百分数)分析见表1。
表1粉煤灰与金伯利岩尾矿氧化物分析(单位％)
名称 Cao Mgo Mno Sro Bao
粉煤灰 57.48 24.11 3.96 2.26 6.38 0.30 2.39 2.02 0.17 1.08 0.08 0.12 0.08
金伯利岩 47.56 7.37 4.95 0.89 6.87 1.15 17.41 0.88 0.40 0.90 0.09 0.04 0.17
实施例1
在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料结团；(2)加入氢氧化钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料呈流体状，形成硅铝四面体结构，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，所述金伯利岩尾矿4份，粉煤灰4份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液0.94份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，硅酸钠模数为3.1-3.4，加入氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％，溶质比(硅酸钠水溶液与氢氧化钠水溶液的质量比)为1.06，溶灰比(硅酸钠水溶液和氢氧化钠水溶液的质量之和与金伯利岩尾矿和粉煤灰的质量之和之比)为0.24，得到的金伯利岩尾矿复合材料中硅与铝元素的质量比为3.04。
经测试7天强度为37.5MPa。
实施例2
在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料结团；(2)再加入氢氧化钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料呈流体状，形成硅铝四面体结构，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，所述金伯利岩尾矿5份，粉煤灰5份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液1.16份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，硅酸钠模数为3.1-3.4，加入氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％，，溶质比为0.86，溶灰比为0.22，得到的金伯利岩尾矿复合材料中硅与铝元素的质量比为3.0。
经测试36天强度为39.2MPa，74天强度为46.4MPa。
实施例3
在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料结团；(2)再加入氢氧化钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料呈流体状，形成硅铝四面体结构，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，所述金伯利岩尾矿7.18份，粉煤灰3.08份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液1.03份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，硅酸钠模数为3.1-3.4，加入氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％，溶质比为0.97，溶灰比为0.20，得到的金伯利岩尾矿复合材料中硅与铝元素的质量比为3.66。
经测试74天强度为29.2MPa。
实施例4
在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料结团；(2)再加入氢氧化钠水溶液，搅拌1分钟左右，搅拌速度为62-125r/min，物料呈流体状，形成硅铝四面体结构，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，所述金伯利岩尾矿3.33份，粉煤灰3.33份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液0.41份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，硅酸钠模数为3.1-3.4，加入氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％，溶质比为2.44，溶灰比为0.21，得到的金伯利岩尾矿复合材料中硅与铝元素的质量比为3.08。
将金伯利尾矿由铜尾矿、金尾矿、铁尾矿、花岗岩、石英砂尾矿、赤泥或海砂代替，也可以形成复合材料，金伯利岩复合材料的强度更高，性能更稳定。
使用单一的碱性激发剂(氢氧化钠水溶液或硅酸钠水溶液)不能得到金伯利岩尾矿复合材料，即使采用氢氧化钠水溶液和硅酸钠水溶液作为碱性激发剂，但是变化硅酸钠溶液与氢氧化钠的添加顺序也不能得到金伯利岩尾矿复合材料。

Claims (2)

1.一种金伯利岩尾矿复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在环境温度为10℃以上，将金伯利岩尾矿与粉煤灰混合均匀，加入硅酸钠水溶液，搅拌约1分钟；(2)加入氢氧化钠水溶液，搅拌约1分钟，得到金伯利岩尾矿复合材料；
按重量份计，金伯利岩尾矿3.33-7.18份，粉煤灰3.08-5份，硅酸钠水溶液1份，氢氧化钠水溶液0.41-1.25份，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量分数为40％，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为42％。
2.如权利要求1所述的一种金伯利岩尾矿复合材料的制备方法，其特征在于：粉煤灰3.33-5份。
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