【技术实现步骤摘要】
一种优化镁渣基胶凝材料及其制备方法
本专利技术属于固废再生利用
，具体涉及一种优化镁渣基胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
金属镁及其合金作为“21世纪的绿色工程材料”在我国的经济发展中具有重要地位。截止2019年，我国原镁产量96.9万吨，但是我国金属镁的生产主要采用皮江法，每生产1吨镁将产生6～8吨镁渣废弃物，且炙热镁渣在冷却过程中会膨胀粉化，产生大量粉尘，严重污染当地环境。现已有专利中均使用上述未改性镁渣，普遍存在镁渣活性激发工艺复杂、运输成本高等问题。虽然中国专利CN103011472通过优化镁渣解决了其粉化问题，但是如何资源化利用亟待解决。现有技术中，对镁渣的处置方式仍以填埋为主，一般是利用天然沟壑，做防渗处理后建造成渣场，进行填埋，填埋后表面覆垦；大量占用土地，存在严重污染大气、水源和地表生态的隐患，同时大量的镁渣被填埋，造成了资源的极大浪费。水泥是当今世界技术发展最成熟、使用量最多的胶凝材料，但是水泥的高成本限制了其在一些低强度要求或低利润率行业中的推广，例如廉价金属矿的充填开采和煤炭充填开...
【技术保护点】
1.一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。/n
【技术特征摘要】
1.一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。
2.按照权利要求1所述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％～80％、粉煤灰15％～30％、激活剂5％～15％。
3.一种如权利要求1所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；
步骤二、按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。
4.按照权利要求3所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：
步骤201、按比例称量优化镁渣、粉煤灰和激活剂并混合；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；
步骤202、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。
5.按照权利要求3所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二之前包括预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：
步骤A1、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；
步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；
步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量。
6.按照权利要求3所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二之前包括预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：
步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：
步骤B11、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；
步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；
步骤B13、根据公式对步骤B12中得到的优化镁渣基胶凝材料的预测强度进行归一化处理，得到归一化处理后的强度值y1nor；其中，y1为在该材料的配比下不同天数的预测强度，miny1为最小预测强度，maxy1为最大预测强度；
步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：
步骤B21、设优化镁渣、粉煤灰、激活剂的单价分别为a1、a2、a3，构建经济指标函数为y2＝a1x1+a2x2+a3x3；其中，y2为经济指标，x1为与优化镁渣的含量有关的系数且x1∈(0.5,0.9)，x2为与粉煤灰的含量有关的系数且x2∈(0.1,0.4)，x3为与激活剂的含量有关的系数且x3∈(0,0.2)；
步骤B22、根据经济指标函数y2＝a1x1+a2x2+a3x3，以及x1、x2和x3的取值，求解出经济指标的最大值maxy2和经济指标的最小值miny2；
步骤B23、根据公式对步骤B22中得到的经济指标进行归一化处理，得到归一化处理后的经济指标y2nor；
步骤B3、根据归一化处理后的强度值y1nor和归一化处理后的经济指标y2nor，构建根据强度和经济性确定最优配比的目标函数为将目标函数y的取值最大时对应的配比确定为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量；其中，α1为强度的权重系数，α2为经济性的权重系数，TH1为强度的最低达标强度值，TH2为经济指标中可接受的最高价格阈值。
7.按照权利要求5或6所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：
步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量、粉煤灰的含量、激活剂的含量和天数；输出层的1个节点为预测强度；
步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；
步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；
步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。
8.一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。
9.按照权利要求8所述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣15％～25％、煤气化渣60％～70％、激活剂5％～15％。
10.一种如权利要求8所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；
步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；
步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。
11.按照权利要求10所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：
步骤301、按比例称量优化镁渣、煤气化渣和激活剂并混合；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；
步骤302、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。
12.按照权利要求10所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量的过程，具体为：
步骤A1、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；
步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；
步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量。
13.按照权利要求10所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量的过程，具体为：
步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：
步骤B11、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；
步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；
步骤B13、根据公式对步骤B12中得到的优化镁渣基胶凝材料的预测强度进行归一化处理，得到归一化处理后的强度值y′1nor；其中，y′1为在该材料的配比下不同天数的预测强度，miny′1为最小预测强度，maxy′1为最大预测强度；
步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：
步骤B21、设优化镁渣、煤气化渣、激活剂的单价分别为a′1、a′2、a′3，构建经济指标函数为y′2＝a′1x′1+a′2x′2+a′3x′3；其中，y′2为经济指标，x′1为与优化镁渣的含量有关的系数且x′1∈(0.05,0.3)，x′2为与煤气化渣的含量有关的系数且x′2∈(0.5,0.8)，x′3为与激活剂的含量有关的系数且x′3∈(0,0.2)；
步骤B22、根据经济指标函数y′2＝a′1x′1+a′2x′2+a′3x′3，以及x′1、x′2和x′3的取值，求解出经济指标的最大值maxy′2和经济指标的最小值miny′2；
步骤B23、根据公式对步骤B22中得到的经济指标进行归一化处理，得到归一化处理后的经济指标y′2nor；
步骤B3、根据归一化处理后的强度值y′1nor和归一化处理后的经济指标y′2nor，构建根据强度和经济性确定最优配比的目标函数为将目标函数y′的取值最大时对应的配比确定为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量；其中，α′1为强度的权重系数，α′2为经济性的权重系数，TH′1为强度的最低达标强度值，TH′2为经济指标中可接受的最高价格阈值。
14.按照权利要求12或13所述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：
步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量、煤气化渣的含量、激活剂的含量和天数；输出层的1个节点为预测强度；
步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；
步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；
步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。
15.一种优...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浪，
申请(专利权)人：西安弗尔绿创矿业科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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