一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用，该集料包括按干基重量百分数计的以下原料：磷尾矿90%

【技术实现步骤摘要】
一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料及环保
，具体涉及一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国磷矿储量中80％是中低品位磷矿，磷矿开采浮选会产生大量P2O5≤10％、MgO≥15％浮选尾矿，其利用率仅为7％左右，大部分作为废弃物存放在尾矿库中。我国磷矿资源长期高强度开发利用，导致我国每年产生约1000万t的磷尾矿。很多边远地区的乡镇矿山选厂甚至直接将尾矿排放到自然场地之中，尾矿中的可迁移元素发生化学迁移也会污染大气和水土,并导致土地退化,植被破坏甚至直接威胁到人畜的生存，尾矿中的有关成分以及残留的选矿剂也对生态环境造成严重的危害。选矿尾矿问题已成为磷化工企业经济快速发展和环境保护的难题。
[0003]目前我国不少学者也开展磷尾矿资源化利用的研究和应用，大多集中在磷尾矿再选提取磷、酸解制备钙镁磷复合肥、分解沉淀提取碳酸钙和氢氧化镁、直接作为充填骨料、固土材料和路基材料、生产水泥熟料、硅酸钙板等应用研究，存在技术水平不高、经济效益低和市场认可度低等诸多问题。在磷尾矿制备轻质骨料研究较少，且多为高温烧结制备轻骨料的研究与应用。沈凡等人采用51.96％～64.69％磷尾矿、7.19～22.27％粉煤灰、硬脂酸20％、5.78
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9.04％辅助原料(氧化钙、氢氧化钾和氢氧化钠)等混合、在1010～1210℃温度下高温烧结而成，能够制备出除了筒压强度未测试、其他性能满足GB/T 17431.1
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>2010标准中密度等级700的质量要求，但是筒压强度也是轻集料重要技术指标；张晓亚等人采用城市污泥∶磷尾矿质量比为2:1、烧结温度1150℃、烧结时间15min，制得堆积密度小(434.70kg/m3)的轻质陶粒，同样没有研究筒压强度。李晓燕采用81％磷尾矿、9％软夹层、10％黑色页岩混合、通过900℃高温制备出堆积密度为922.43kg/m3的轻骨料，仅测了颗粒强度没有测试筒压强度；CN106747600A公开了苏英等人成果，采用45～60份磷尾矿和20～35份钢渣破碎混合、加入适量粘结剂、碳粉等，600
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850℃预热30
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40min，得成品球；置转窑高温带煅烧，1140～1250℃保温40
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80min后自然冷却至室温后得烧结高强陶粒，但是磷尾矿用量不够高、且能耗高；CN111333404A公开了沈凡等人成果，采用50％～90％磷尾矿、22％～38％污泥和其他材料混合，后经400℃预热28min后，经1010℃烧结30min冷却至400℃制备轻质多孔陶粒，堆积密度为560～730Kg/m3，筒压强度为0.6～2.1MPa，吸水率小于14％，可达到普通人造轻集料要求,但也是需要高温且强度不高。
[0004]取自某磷尾矿烘干，其化学成分、浸出液污染物含量、矿物组成、级配和微观形貌如表1、表2、图1和2。磷尾矿浸出液中重金属Hg、F、P均超出污水综合排放一级标准，尤其是总磷为污水综合排放一级标准的166倍、地表水环境质量标准Ⅳ类水体277倍，金属Hg为污水综合排放一级标准的1.12倍、地表水环境质量标准Ⅳ类水体56倍。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料及其制备方法和应用，既能大幅消纳磷尾矿和减少其对环境污染，又能制备出性能较好的低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料。
[0006]本专利技术的技术方案是，一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料，包括按干基重量百分数计的以下原料：磷尾矿90％
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95％，胶结剂2％
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8％，增韧剂1％
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4％和造孔剂0.3％
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1.0％；还包括占上述原料总量10％
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15％的水。
[0007]进一步地，其中磷尾矿为92％，胶结剂为3.7％，增韧剂为4％，微孔剂为0.3％；还包括占上述原料总量13％水。
[0008]进一步地，所述的磷尾矿中游离磷含量≤100mg/L，游离氟离子≤1.0mg/L，筛分通过率为50％的粒径＜35μm，含水率15％。
[0009]进一步地，所述胶结剂，以质量百分数计，包括20％～40％微硅粉、8％～40％水泥窑灰、15％～20％麦饭石粉、10％～20％明矾石粉、5
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10％浮石粉、5
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15％钛铁木质素磺酸盐络合物和3％～10％醋酸钙。
[0010]进一步地，所述胶结剂中各原料混合干燥后进行磨碎，比表面积＞500m2/kg。
[0011]进一步地，所述的增韧剂以质量百分数计，由40％
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55％聚乙烯醇、30％
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40％聚丙烯纤维、10％～30％木质素纤维和3～6％醋酸纤维超声乳化混合而成。
[0012]进一步地，所述的造孔剂由α
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烯烃磺酸钠、丙烯酸环氧发泡剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种混合而成。
[0013]本专利技术还涉及制备所述低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料的方法，包括以下步骤：
[0014]S1：将磷尾矿、胶结剂加入轮碾搅拌机均混30～40s，然后再加入增韧剂、造孔剂混合搅拌25～30s；
[0015]S2、将S1中的物料通过皮带输送机卸料至骨料成型机，骨料成型机保持旋转成型，成型过程中喷洒加水；
[0016]S3、成型好的骨料进行卸料，对物料进行保湿养护，相对湿度控制在90％以上，养护时间48h～72h，即得低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料。
[0017]进一步地，S2中卸料时骨料成型机进料角度设置为44
°
～51
°
骨料成型机卸料角度设置为68
°
～80
°
。
[0018]本专利技术还涉及项所述低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料在制备混凝土中的应用。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]磷尾矿从化学成分上分析以钙、硅、镁、硫、铁、铝、磷等为主，主要成分为磷灰石、白云石和石英等矿物，颗粒粒径在80μm以下。
[0021]白云石、石英中富含钙、镁、硅为具有潜在活性矿物，可以在强碱性条件或已存在的含硅铝离子溶液诱导中下发生键键断裂和结构重组，形成金属离子水合溶液，这些水合离子可以和其他微硅粉、水泥窑灰、明矾石粉等材料中高含量优异的火山灰活性的不定形态二氧化硅及三氧化二铝等水化产生物质发生复杂的化学反应，生成一般水化硅酸钙凝胶、氢氧化镁絮状物等胶凝物质，在碱性激发和相互作用下,生成水化硅酸钙凝胶、氢氧化镁絮状物的胶凝结构与纤维晶体网状结构，新生的凝胶结晶将分散的尾矿颗粒胶结成为一体，具有较强的胶结力稳定性，从而提高了集料颗粒的强度，使集料产品有较高密实度及强
度。而剩余未参加化学反应的磷灰石等惰性矿物，则填充在结构体内部，充填作用可以减少集料颗粒间中有害大孔隙的数量，细化孔隙，进一步结合较大的颗粒团，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低毒性磷尾矿高强免烧轻质集料，其特征在于，包括按干基重量百分数计的以下原料：磷尾矿90%
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95%，胶结剂2%
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8%，增韧剂1%
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4%和造孔剂0.3%
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1.0%；还包括占上述原料总量10%
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15%的水。2.根据权利要求1所述的集料，其特征在于：其中磷尾矿为92%，胶结剂为3.7%，增韧剂为4%，微孔剂为0.3%；还包括占上述原料总量13%水。3.根据权利要求1所述的集料，其特征在于：所述的磷尾矿中游离磷含量≤100mg/L，游离氟离子≤1.0mg/L，筛分通过率为50%的粒径＜35μm，含水率15%。4.根据权利要求1所述的集料，其特征在于：所述胶结剂，以质量百分数计，包括20%~40%微硅粉、8%~40%水泥窑灰、15%~20%麦饭石粉、10%~20%明矾石粉、5
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10%浮石粉、5
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15%钛铁木质素磺酸盐络合物和3%~10%醋酸钙。5.根据权利要求4所述的集料，其特征在于：所述胶结剂中各原料混合干燥后进行磨碎，比表面积＞500m2/kg。6.根据权利要求1所述的集料，其特征在于：所述的增韧剂以质...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凤玲，郑光明，李防，孙桦林，黄绪泉，王再骞，祁春彪，
申请(专利权)人：宜都兴发化工有限公司，
类型：发明
国别省市：