【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及尾礦資源化利用，具體涉及一種堿激發(fā)膠凝材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鉛鋅礦渣是在鉛鋅礦山的開采過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，由于對鉛鋅資源的不斷開采，產(chǎn)生了大量鉛鋅礦渣，這些礦渣對環(huán)境存在潛在危害，因此不合理的處置方式會對周圍的環(huán)境造成嚴重的重金屬污染，對于鉛鋅礦渣帶來的重金屬污染問題以及其資源化利用的研究是近些年來的熱點方向。
2、堿激發(fā)材料（alkali-activated?materials，aams）是一種膠凝材料，加水后會具有一定的膠凝性質(zhì)，并且在一段時間后固化形成具有一定強度的材料，堿激發(fā)材料是指向具有火山灰活性或潛在水硬性的材料中加入一些堿性試劑作為激發(fā)劑來調(diào)制成堿激發(fā)材料，常用的堿激發(fā)劑有氫氧化鈉、水玻璃、碳酸鈉等堿性試劑。
3、堿激發(fā)材料由于同時具備多種良好性能，因此被視為在建筑行業(yè)有巨大前景的新型材料。相較于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥在生產(chǎn)過程中需要煅燒產(chǎn)生大量二氧化碳和能耗，堿激發(fā)材料在整個生產(chǎn)過程中能耗較低，并且其原料豐富，大量工業(yè)固廢都可以做生產(chǎn)原料，契合可持續(xù)發(fā)展理念，堿激發(fā)膠凝材料的研究與發(fā)展意義重大。
4、公開號為cn104003632a的專利說明書公開了一種利用鉛鋅尾礦制備無機礦物聚合物的方法，是采用濕法加堿煅燒對鉛鋅尾礦進行活化處理，加入偏高嶺土、砂子攪拌后加入堿激發(fā)劑進行無機聚合反應(yīng)，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無機礦物聚合物，所得無機礦物聚合物可添加發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑而進一步制備成發(fā)泡無機礦物聚合物。
5、公開號為cn105565691a的專利說明書公開了
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為實現(xiàn)鉛鋅礦渣的資源化利用，本專利技術(shù)采用鉛鋅礦渣與另外三種固廢制備堿激發(fā)膠凝材料（或簡稱為“堿激發(fā)材料”），以硅酸鈉作為堿激發(fā)劑，可以使堿激發(fā)膠凝材料具有優(yōu)異的強度性能和重金屬固化穩(wěn)定化效果。
2、具體技術(shù)方案如下：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種堿激發(fā)膠凝材料，原料組成包括鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和堿激發(fā)劑水溶液；
4、鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1:0.2~0.3:6~7:0.4~0.5；
5、鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的總質(zhì)量與堿激發(fā)劑水溶液的質(zhì)量比為1:0.3~0.7，例如1:0.4、1:0.5等；
6、堿激發(fā)劑水溶液中堿激發(fā)劑的質(zhì)量百分含量為4%~14%，例如10%、12%等；
7、堿激發(fā)劑為模數(shù)為1.5~3.0（例如2.5等）的na2o·sio2，模數(shù)表示sio2與na2o的摩爾比。
8、本專利技術(shù)中，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比1:0.2~0.3:6~7:0.4~0.5是根據(jù)各自組成成分基于水泥生產(chǎn)過程中的三個率值（石灰飽和系數(shù)（kh）、硅酸率（sm）和鋁氧率（im））計算確定的合理范圍。具體而言，石灰飽和系數(shù)（kh）控制目標可在0.82~0.94（例如0.9等）之間，硅酸率（sm）控制目標可在1.5~3.5（例如2.2等）之間，鋁氧率（im）控制目標可在0.9~1.7（例如1.5等）之間。在一優(yōu)選例中，第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1:0.27:6.5:0.44。
9、第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的總質(zhì)量與堿激發(fā)劑水溶液的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0.4~0.5。
10、第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料，堿激發(fā)劑水溶液中堿激發(fā)劑的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為10%~12%。
11、第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料，堿激發(fā)劑優(yōu)選為模數(shù)為2.5的na2o·sio2。
12、第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料中存在以下物相：石英石、水鎂石、斜方鈣沸石和針釩鈣石。本專利技術(shù)的堿激發(fā)材料中形成了大量的水鎂石、斜方鈣沸石和針釩鈣石等物質(zhì)。水鎂石具有較好的強度，因此大量水鎂石結(jié)構(gòu)的生成有助于提高堿激發(fā)膠凝材料的強度。斜方鈣沸石具有多孔結(jié)構(gòu)，并且具有一定的離子交換能力，因此它的存在能夠有效對材料中的重金屬進行吸附交換等行為，從而能夠?qū)⒉牧现械闹亟饘俟袒€(wěn)定化，降低重金屬的遷移性從而降低重金屬的浸出濃度，提高對重金屬的固化率。針釩鈣石是一種釩酸鹽礦物，在堿性條件下對一些重金屬具有一定的吸附和固定的能力，并且針釩鈣石中的釩元素可能會與材料水溶液中的重金屬離子形成配合物或沉淀，從而達到對重金屬的固化穩(wěn)定化。
13、第二方面，本專利技術(shù)提供了第一方面所述的堿激發(fā)膠凝材料的制備方法，包括：將堿激發(fā)劑水溶液與鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的混合物混勻后振實脫模，養(yǎng)護，得到堿激發(fā)膠凝材料。
14、第二方面所述的制備方法中，養(yǎng)護條件可包括：溫度25℃，相對濕度不低于50%，例如90%、95%等。
15、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果有：
16、本專利技術(shù)通過堿激發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了對鉛鋅礦渣的資源化利用，同時實現(xiàn)了對重金屬的固化穩(wěn)定化，可用于礦坑回填工程。
17、本專利技術(shù)的堿激發(fā)膠凝材料滿足建筑強度需求，在建設(shè)工程中可替代部分水泥的消耗。
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1.一種堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，原料組成包括鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和堿激發(fā)劑水溶液；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1:0.27:6.5:0.44。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的總質(zhì)量與堿激發(fā)劑水溶液的質(zhì)量比為1:0.4~0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，堿激發(fā)劑水溶液中堿激發(fā)劑的質(zhì)量百分含量為10%~12%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，堿激發(fā)劑為模數(shù)為2.5的Na2O·SiO2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，所述堿激發(fā)膠凝材料中存在以下物相：石英石、水鎂石、斜方鈣沸石和針釩鈣石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述的堿激發(fā)膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括：將堿激發(fā)劑水溶液與鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的混合物混勻后振實脫模，養(yǎng)護，得到堿激發(fā)膠凝材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，原料組成包括鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和堿激發(fā)劑水溶液；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的質(zhì)量比為1:0.27:6.5:0.44。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，鉛鋅礦渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的總質(zhì)量與堿激發(fā)劑水溶液的質(zhì)量比為1:0.4~0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿激發(fā)膠凝材料，其特征在于，堿激發(fā)劑水溶液中堿激發(fā)劑的質(zhì)量百分含量為10%~12%。
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉小娜，劉振東，趙宇航，夏欣宇，
申請(專利權(quán))人：齊魯工業(yè)大學山東省科學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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