一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料及其制备方法，属于胶凝材料技术领域。所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料包括如下质量百分含量的原料：原料A和外加剂；所述原料A包括如下质量百分含量的原料：铜冶炼渣73～86％、水泥熟料5～10％、熟石灰4～12％、碱性激发剂2～6％、石膏粉3～9％；所述外加剂包括减水剂和铝酸盐；外加剂的质量为原料A质量的0.1～0.5％。本发明专利技术以磨细铜冶炼渣为基础，辅以不同掺合料，利用辅料的化学成分与铜冶炼渣中活性成分反应，激发其活性生成胶凝性水化产物，通过对复合胶凝材料原料配比优化，获得最优配比方案。比方案。比方案。

【技术实现步骤摘要】
一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于胶凝材料
，具体涉及一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现有探明矿产资源的不断消耗，采矿不断向深部发展，地温地压不断增加，环境保护的日趋严格以及维护矿山和采场稳定的需要，充填采矿技术的优势凸现。充填采矿目前已成为一种高效的开采方法。
[0003]以有色冶炼渣制备复合胶凝材料为目的，研究不同配比的复合胶凝材料体系的强度性能，最大化利用有色冶炼渣，最大限度发挥各组成材料的作用，不仅有助于提高矿山采空区充填体的强度，同时对于有色冶炼渣的综合利用及性能研究提供了一定的理论依据。
[0004]专利CN104529197A公开了一种新型低活性铜冶炼渣复合胶凝材料的制备方法，将铜冶炼渣资源化利用制备复合胶凝材料，但是铜冶炼渣利用率低，由于铜冶炼渣添加量较多时，复合胶凝材料的抗压强度显著降低。因此，现急需开发一种既能够提高铜冶炼渣利用率，又能够保证材料的抗压强度的复合胶凝材料。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料及其制备方法。本专利技术最大化的回收再利用铜冶炼渣，通过添加外添加剂以及调控各原料的种类与添加量，利用各组分之间的相互作用，使高含量铜冶炼渣制备的复合胶凝材料具有良好的抗压强度，并且本专利技术采用以冶炼渣代替水泥为胶凝材料作为矿山采空区充填材料具有一定的社会及经济效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料包括如下质量百分含量的原料：原料A和外加剂；所述原料A包括如下质量百分含量的原料：铜冶炼渣73～86％、水泥熟料5～10％、熟石灰4～12％、碱性激发剂2～6％、石膏粉3～9％；所述外加剂包括减水剂和铝酸盐；外加剂的质量为原料A质量的0.1～0.5％。
[0007]复合胶凝材料中反应机理主要为：首先水泥熟料中的C3S和C2S等发生水化反应，在铜冶炼渣的表面形成一层含有氢氧化钙的水化薄膜；然后冶炼渣中的玻璃体相表面被碱性溶液所腐蚀，玻璃体溶解，水化反应加速进行，与加入的其他原料和外加剂所提供的氢氧根离子和钙离子结合，共同反应，生成C
‑
S
‑
H凝胶和AFt；最后，随着养护龄期的延长，冶炼渣表面的碱性物质继续存在，并进一步地腐蚀冶炼渣颗粒内部的活性物质，直到冶炼渣中的活性物质水化完全，强度达到最大，水化反应停止。
[0008]作为本专利技术的优选实施方案，所述原料A包括如下质量百分含量的原料：铜冶炼渣75％、水泥熟料8％、熟石灰10％、碱性激发剂2％、石膏粉5％。
[0009]作为本专利技术的优选实施方案，所述铜冶炼渣为破碎研磨后铜冶炼渣微粉，0.074μm以下的粒级占98％～100％，此时铜冶炼渣微粉的比表面积为400～800m2/kg。
[0010]作为本专利技术的优选实施方案，所述减水剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、葡萄糖酸盐和硅酸盐的混合物；所述外加剂中各原料的质量百分比为：萘磺酸盐10～15％、木质素磺酸盐2～5％、葡萄糖酸盐1～3％、硅酸盐50～60％、铝酸盐25～27％。
[0011]作为本专利技术的优选实施方案，所述铜冶炼渣包括以下以氧化物形式按百分比含量计的各组分：6％～12％Al2O3、4％～8％CaO、30％～40％SiO2、45％～55％Fe2O3、1％～2％MgO、0.6％～0.8％Na2O、0.2～0.6％Cu。
[0012]作为本专利技术的优选实施方案，所述水泥熟料包括以下以氧化物形式按百分比含量计的各组分：2％～4％SiO2、3％～6％CaO、2％～6％MgO、70～75％C3S+C2S、0.6％～0.8％SO3；烧矢量为0.2％～0.6％。
[0013]作为本专利技术的优选实施方案，所述石膏粉包括以下以氧化物形式按百分比含量计的各组分：0.3％～0.5％SiO2、0.7％～1.5％Al2O3、0.1％～0.8％Fe2O3、30％～40％CaO、1.2％～1.6％MgO、40％～45％SO3。
[0014]作为本专利技术的优选实施方案，所述熟石灰中Ca(OH)2的含量≥99％。
[0015]作为本专利技术的优选实施方案，所述碱性激发剂为NaOH，NaOH含量≥99％。
[0016]一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
[0017](1)将铜冶炼渣、水泥熟料、石膏粉球磨至表面积为400m2/kg以上，然后加入熟石灰粉磨为表面积为400m2/kg以上的混合料；
[0018](2)将碱性激发剂溶液和外加剂加入混合料中搅拌均匀得到混合浆料；
[0019](3)将混合浆料成型24小时后养护得到3
‑
28天。
[0020]作为本专利技术的优选实施方案，所述碱性激发剂溶液中水的量满足水胶比为0.4。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，养护的温度为20
±
1℃，湿度为95
±
5％。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过以磨细铜冶炼渣为基础，辅以不同掺合料，利用其中有效化学成分与铜冶炼渣中的活性成分发生反应，激发其活性从而生成胶凝性水化产物，通过低活性铜冶炼渣复合胶凝材料原料配比优化，获得最优配比方案，使得尽可能高的利用铜冶炼渣且不降低胶凝材料的抗压强度。将低活性铜冶炼渣复合胶凝材料用于矿山采空区的充填，为矿山降低充填成本，推广绿色充填开采，实现冶金固废资源化和规模化利用提供一定的现实与经济意义。
附图说明
[0023]图1为铜冶炼渣经烘干后，球磨为80
‑
100目、100
‑
200目、200目以下的不同粒径的铜冶炼渣的XRD图。
[0024]图2为实施例4所制备的低活性铜冶炼渣复合胶凝材料在不同养护龄期下的XRD图。
[0025]图3为实施例4所制备的低活性铜冶炼渣复合胶凝材料在3d养护龄期下的SEM图。
[0026]图4为实施例4所制备的低活性铜冶炼渣复合胶凝材料在7d养护龄期下的SEM图。
[0027]图5为实施例4所制备的低活性铜冶炼渣复合胶凝材料在28d养护龄期下的SEM图。
具体实施方式
[0028]为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术
作进一步说明。
[0029]实施例1
‑
7和对比例1
‑8[0030]低活性铜冶炼渣复合胶凝材料包括原料A和为原料A质量0.5％的外加剂；所述原料A包括如下原料：铜冶炼渣、水泥熟料、熟石灰、碱性激发剂、石膏粉；所述外加剂包括减水剂和铝酸盐；所述碱性激发剂为氢氧化钠；减水剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、葡萄糖酸盐和硅酸盐的混合物。
[0031]按照表1、2中的原料配比，所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料的制备方法包括如下步骤：
[0032](1)将铜冶炼渣破碎，与水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低活性铜冶炼渣复合胶凝材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的原料：原料A和外加剂；所述原料A包括如下质量百分含量的原料：铜冶炼渣73～86％、水泥熟料5～10％、熟石灰4～12％、碱性激发剂2～6％、石膏粉3～9％；所述外加剂包括减水剂和铝酸盐；外加剂的质量为原料A质量的0.1～0.5％。2.如权利要求1所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料，其特征在于，所述原料A包括如下质量百分含量的原料：铜冶炼渣75％、水泥熟料8％、熟石灰10％、碱性激发剂2％、石膏粉5％。3.如权利要求1或2所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料，其特征在于，所述铜冶炼渣为破碎研磨后的铜冶炼渣微粉，其0.074μm以下的粒级占98％～100％，此时铜冶炼渣微粉的比表面积为400～800m2/kg。4.如权利要求1或2所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料，其特征在于，所述减水剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、葡萄糖酸盐和硅酸盐的混合物；所述外加剂中各原料的质量百分比为：萘磺酸盐10～15％、木质素磺酸盐2～5％、葡萄糖酸盐1～3％、硅酸盐50～60％、铝酸盐25～27％。5.如权利要求1或2所述低活性铜冶炼渣复合胶凝材料，其特征在于，所述铜冶炼渣包括以下以氧化物形式按百分比含量计的各组分：6％～12％Al2O3、4％～8％CaO、30％～40％SiO2、45％～55％Fe2O3、1％～2％MgO、0.6％～0.8％Na2O、0.2～0.6％Cu。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，卢开放，姜明归，张盛友，涂艾林，李燕青，葛春毅，王玉凡，张彪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：