一种新型复合胶凝材料的制备方法.pdf

本发明公开了一种新型复合胶凝材料的制备方法，首先称取一定比例的脱硫石膏、硅酸钠以及氧化钙，将上述材料混磨加工后得到复合超细微粉激发剂；称取一定比例的铜冶炼渣和水泥熟料，并使用试验小磨磨细；将制备得到的复合超细微粉激发剂加入到粉磨后的铜冶炼渣和水泥熟料的混合物中，并添加偏铝酸钠作为活性铝添加剂，经试验小磨二次混磨后得到复合胶凝材料。所制备的胶凝材料胶凝性能良好、工作性能良好、强度适中，且环境负荷小，能够取代部分水泥用于金属矿山充填。

权利要求书
1.  一种新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
称取一定比例的脱硫石膏、硅酸钠以及氧化钙，将上述材料混磨加工后得到复合超 细微粉激发剂；
称取一定比例的铜冶炼渣和水泥熟料，并使用试验小磨磨细；
将制备得到的复合超细微粉激发剂加入到粉磨后的铜冶炼渣和水泥熟料的混合物 中，并添加偏铝酸钠作为活性铝添加剂，经试验小磨二次混磨后得到复合胶凝材料。

2.  根据权利要求1所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，在所述复合超 细微粉激发剂中包含：
占总质量3-10％的脱硫石膏、3-5％的硅酸钠以及占所述脱硫石膏质量50％的氧化钙。

3.  根据权利要求1或2所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，
所述脱硫石膏作为硫酸盐激发剂；所述硅酸钠作为碱激发剂；所述氧化钙作为早强 剂。

4.  根据权利要求1所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述复合超细 微粉激发剂的比表面积在480-680m2/kg之间。

5.  根据权利要求1所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，在所得到的复 合胶凝材料中包含：
占总质量50-70％的铜冶炼渣、20-40％的水泥熟料、10-15％的复合超细微粉激发剂， 以及占所述铜冶炼渣质量2％的偏铝酸钠。

6.  根据权利要求1或5所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，
所述铜冶炼渣使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg；
所述水泥熟料使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg。

7.  根据权利要求1所述新型复合胶凝材料的制备方法，其特征在于，
所得到的复合胶凝材料的比表面积在480-680m2/kg之间。

说明书一种新型复合胶凝材料的制备方法
技术领域
本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及一种新型复合胶凝材料的制备方法。
背景技术
目前，有色金属固废排放与资源化消纳是矿山亟待解决的重大问题，已成为制约我 国矿产资源可持续开发利用与矿业健康发展的瓶颈，要彻底解除有色固废对资源、环境 的制约，必须大力发展以废物资源化循环利用为特征的绿色可持续资源利用模式。
水泥作为矿山充填胶凝材料，是回填过程中最大的原料成本，我国水泥工业存在诸 多问题：生产能源资源消耗高、环境污染严重、生态失调等，这些问题直接影响到了人 类的生活、工作和社会环境。如何加大对各种固体废弃物的资源化利用，大力发展替代 能源、资源或低品位原燃料在水泥产业的综合利用技术，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型复合胶凝材料的制备方法，所制备的胶凝材料胶凝性能 良好、工作性能良好、强度适中，且环境负荷小，能够取代部分水泥用于金属矿山充 填。
一种新型复合胶凝材料的制备方法，所述方法包括：
称取一定比例的脱硫石膏、硅酸钠以及氧化钙，将上述材料混磨加工后得到复合超 细微粉激发剂；
称取一定比例的铜冶炼渣和水泥熟料，并使用试验小磨磨细；
将制备得到的复合超细微粉激发剂加入到粉磨后的铜冶炼渣和水泥熟料的混合物 中，并添加偏铝酸钠作为活性铝添加剂，经试验小磨二次混磨后得到复合胶凝材料。
在所述复合超细微粉激发剂中包含：
占总质量3-10％的脱硫石膏、3-5％的硅酸钠以及占所述脱硫石膏质量50％的氧化钙。
所述脱硫石膏作为硫酸盐激发剂；所述硅酸钠作为碱激发剂；所述氧化钙作为早强 剂。
所述复合超细微粉激发剂的比表面积在480-680m2/kg之间。
在所得到的复合胶凝材料中包含：
占总质量50-70％的铜冶炼渣、20-40％的水泥熟料、10-15％的复合超细微粉激发剂， 以及占所述铜冶炼渣质量2％的偏铝酸钠。
所述铜冶炼渣使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg；
所述水泥熟料使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg。
所得到的复合胶凝材料的比表面积在480-680m2/kg之间。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，所制备的胶凝材料胶凝性能良好、工作性 能良好、强度适中，且环境负荷小，能够取代部分水泥用于金属矿山充填。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他附图。
图1为本发明实施例所提供新型复合胶凝材料的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所 提供新型复合胶凝材料的制备方法流程示意图，所述方法包括：
步骤11：称取一定比例的脱硫石膏、硅酸钠以及氧化钙，将上述材料混磨加工后得 到复合超细微粉激发剂；
在该步骤中，在所述复合超细微粉激发剂中具体组分的质量百分比为：
占总质量3-10％的脱硫石膏、3-5％的硅酸钠以及占所述脱硫石膏质量50％的氧化钙。
具体实现中，上述脱硫石膏是作为硫酸盐激发剂；硅酸钠作为碱激发剂；氧化钙作 为早强剂。
所得到的复合超细微粉激发剂的比表面积在480-680m2/kg之间。
步骤12：称取一定比例的铜冶炼渣和水泥熟料，并使用试验小磨磨细；
在该步骤中，所述铜冶炼渣使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg；
所述水泥熟料使用试验小磨磨细后的比表面积为380-580m2/kg。
步骤13：将制备得到的复合超细微粉激发剂加入到粉磨后的铜冶炼渣和水泥熟料的 混合物中，并添加偏铝酸钠作为活性铝添加剂，经试验小磨二次混磨后得到复合胶凝材 料。
在该步骤中，所得到的复合胶凝材料中各组分的质量百分比为：
占总质量50-70％的铜冶炼渣、20-40％的水泥熟料、10-15％的复合超细微粉激发剂， 以及占所述铜冶炼渣质量2％的偏铝酸钠。
最终所得到的复合胶凝材料的比表面积在480-680m2/kg之间。
在本发明实施例中所述的比表面积的数值是按照《水泥比表面积测定方法勃氏法》 (GB/T8074-2008)规定的方法测定获得的数值。
进一步的，还可以根据测试结果进一步调整上述质量配比，从而获取最优方案。
下面以具体的实例对上述制备方法进行说明，首先按如下配比提取原料：铜冶炼废 渣51.68％，水泥熟料37.59％；复合超细微粉激发剂中脱硫石膏3.13％，硅酸钠5.00％，氧 化钙1.57％，另外包括活性铝添加剂为1.03％。
再按以下步骤加工：将铜冶炼废渣、水泥熟料经试验小磨分别进行粉磨，细度分别 达到508.65m2/kg、568.75m2/kg，之后加入比表面积为426.41m2/kg的复合超细微粉激发 剂、偏铝酸钠共同粉磨，最终所得的复合胶凝材料比表面积为622.01m2/kg。
上述制备方法能最大程度地消纳铜冶炼废渣，改善环境，铜冶炼废渣的利用率达到 52％。
经《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T17671-1999)测定所述胶凝材料结果表明，所制 备的复合胶凝材料强度高，胶砂固件的28d抗压强度、28d抗折强度分别为34.25MPa、 6.22MPa；凝结硬化时间短，可加快建筑施工速度。该胶凝材料的初凝时间、终凝时间分 别为220min、310min，满足32.5级复合硅酸盐水泥的初凝时间不小于45min，终凝时间不 大于600min的要求。
综上所述，本发明实施例所提供的制备方法具有如下优点：
(1)其主要原材料为铜冶炼渣，不仅拓展了用于生产胶凝材料的原材料来源，而且充 分利用了有色金属冶炼废渣，实现了对二次资源的资源化利用；
(2)制备过程不需要像传统水泥那样必须经过“两磨一烧”，只需通过粉磨和激发剂 便可以获得要求的强度，大大节约了资源和能源，同时减少了对环境的污染，具有良好 的经济和社会效应；
(3)实现了复合激发剂与矿渣微粉胶结材预混合的胶凝材料制备技术，不再使用液体 激发剂，提高了施工的便捷性和安全性，为胶凝材料的规模化生产奠定了一定的基础；
(4)与传统水泥基胶凝材料相比，通过上述途径制备的复合胶凝材料同样具备良好的 力学性能和施工性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。