【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物的资源综合利用，具体涉及一种镁尾矿掺合料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、利用白云岩镁矿冶炼镁基产品时，在开采白云岩镁矿的同时，产生了大量粒径10mm以下的大量无法利用的尾矿，白云岩镁尾矿的主要成分是镁钙碳酸盐化合物，其中镁化合物含量占据到30％以上。这些白云岩镁尾矿堆积不仅占用土地，而且影响周边环境。而且，白云岩尾矿存量巨大，如果不进行大量的资源化利用，必然对环境产生持久的不利影响，因此白云岩镁尾矿的资源化利用迫在眉睫。
2、目前，利用有大量研究对镁矿在建材领域进行了利用，但是其主要是利用镁矿制备氧化镁从而基于氧化镁制备混凝土膨胀剂，或者制备微膨胀水泥，能够有效抑制混凝土的体积收缩。利用镁矿制作膨胀剂不仅使用量较低，无法在混凝土中大面积使用，而且其主要是利用镁矿，对于尾矿利用较少，研究也较少。但就目前而言，基于镁矿尾矿已经研究其作为外加剂应用在建筑制品及混凝土中，其主要是利用其在水泥中生成氢氧化镁产生微膨胀，从而抑制体积收缩引起的开裂。但当尾矿掺量过高时，由于生成的氢氧化镁(水镁石)较多，使得混凝土内部体积膨胀增大，从而导致内部结构产生破坏，从而导致混凝土强度下降。目前，镁尾矿掺入混凝土中使用时，镁尾矿掺入量一般占混凝土中胶凝材料总重的5％左右，否则对砂浆和混凝土的体积稳定性产生较大的不利影响。但是镁尾矿较低的掺量，无法实现镁尾矿的大量使用，对镁尾矿的大量资源化消纳有限。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在
2、本专利技术第一方面提供了一种镁尾矿掺合料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将镁尾矿粉与硼砂混合均匀，得到混合料，将混合料升温至850～950℃后进行保温处理；保温结束后，向所述混合料中加入煤矸石粉，搅拌均匀，冷却至室温，得到产物a；
4、(2)向所述产物a中加入沸石粉、硅酸钠、助磨剂、黄原胶，混合均匀后进行粉磨，即得镁尾矿掺合料。
5、根据上述的制备方法，优选地，所述镁尾矿粉与硼砂的质量比为1：(0.05～0.1)。
6、根据上述的制备方法，优选地，所述煤矸石粉与白云岩镁尾矿粉的质量比为(0.2～0.3)：1。
7、根据上述的制备方法，优选地，所述沸石粉与产物a的质量比为(0.1～0.2)：1。
8、根据上述的制备方法，优选地，所述硅酸钠与产物a的质量比为(0.02～0.04)：1。
9、根据上述的制备方法，优选地，所述黄原胶与产物a的质量比为(0.005～0.01)：1。
10、根据上述的制备方法，优选地，所述助磨剂与产物a的质量比为(0.01～0.02)：1。
11、根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述保温时间为10～20min。
12、根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述升温的过程的升温速率≤30℃/min。
13、根据上述的制备方法，优选地，步骤(1)中，向所述混合料中加入煤矸石粉之前，对所述混合料进行搅拌处理，使其混合均匀。
14、根据上述的制备方法，优选地，所述镁尾矿粉的比表面积300～600m2/kg；所述镁尾矿掺合料的比表面积为600～800m2/kg。
15、根据上述的制备方法，优选地，所述煤矸石粉的比表面积300～600m2/kg。更加优选地，所述煤矸石粉为未自燃的煤矸石粉。
16、根据上述的制备方法，优选地，所述镁尾矿粉为白云岩镁尾矿粉。
17、本专利技术第二方面提供了一种利用上述第一方面所述制备方法制备的镁尾矿掺合料产品。
18、本专利技术第三方面提供了上述第二方面所述镁尾矿掺合料产品在混凝土中的应用。
19、本专利技术第四方面提供了一种混凝土，所述混凝土中含有上述第二方面所述的镁尾矿掺合料产品。
20、根据上述的混凝土，优选地，所述混凝土由骨料、水泥、减水剂、水和镁尾矿掺合料制备而成。
21、本专利技术第五方面提供了一种混凝土的制备方法，所述制备方法为：先将混凝土原料中除水、所述镁尾矿掺合料产品以外的其它粉料混合，得到干混料；然后将所述镁尾矿掺合料产品与水混合均匀，得到湿混料；将所述干混料与所述湿混料混合均匀，即得所述混凝土。
22、根据上述的混凝土的制备方法，优选地，先将混凝土中的骨料、水泥、减水剂混合，得到干混料；然后将所述镁尾矿掺合料产品与水混合均匀，得到湿混料；将所述干混料与所述湿混料混合均匀，即得所述混凝土。
23、与现有技术相比，本专利技术取得的积极有益效果如下：
24、(1)本专利技术将镁尾矿粉与硼砂按一定比例混合后在850～950℃条件下保温处理，使得镁尾矿分解生成氧化镁，进一步被硼砂高温下的熔融物溶解，使得两者能够有效融合，进而实现通过硼砂熔融物控制氧化镁参与反应的速度和含量，约束其反应后的体积膨胀，避免对混凝土体积稳定性的不利影响。另外，煤矸石中含有一定量的碳，在高温下以粉体状态加入上述物质中，能够实现碳的燃烧和活性的增加，使得煤矸石表面形成疏松的结构，能够为氧化镁遇水反应膨胀后提供一定的体积空间，有利于混凝土体积稳定性，且燃烧后的煤矸石吸水性和对水的约束性较强，能够消耗大量的水分，降低氧化镁遇水生成氢氧化镁膨胀物，且其疏松结构能够增加掺合料的易磨性，也实现了煤矸石的资源化利用。
25、(2)沸石粉具有离子交换的作用，沸石粉能参与其中能够有效置换游离态的镁离子，对镁离子实现结构性约束，降低氢氧化镁膨胀物的产生，提高体积稳定性；而且，硅酸钠能够快速溶解于浆体内，同时其粘性较高，与镁离子生成物硅酸镁可以提高混凝土的拉伸强度和韧性，增强了混凝土的抗裂性能，也减少了氢氧化镁的生成，降低了膨胀性；黄原胶有较好的吸水和保水性，在加入水润湿后，掺合料保持了自身的足够水分，加快了沸石粉与镁离子的交换作用，促使硼酸与钙离子反应生成硼酸钙，有效协助控制镁离子移动，降低生成氢氧化镁对混凝土不利膨胀影响。
26、(3)本专利技术制备的镁尾矿掺合料可作为胶凝材料加入混凝土中，不仅能够实现白云岩镁尾矿在水泥混凝土中的高掺量使用，而且极大地提高了混凝土的力学性能、体积稳定性和耐久性，实现了白云岩镁尾矿的资源化利用，解决了现有白云岩镁尾矿堆积存在的资源浪费和环境污染问题。
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1.一种镁尾矿掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镁尾矿粉与硼砂的质量比为1：（0.05～0.1）。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煤矸石粉与白云岩镁尾矿粉的质量比为（0.2～0.3）：1。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述沸石粉与产物A的质量比为（0.1～0.2）：1，所述硅酸钠与产物A的质量比为（0.02～0.04）：1，所述黄原胶与产物A的质量比为（0.005～0.01）：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述升温过程的升温速率≤30℃/min；所述保温处理时间为10～20min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中向所述混合料中加入煤矸石粉之前，对所述混合料进行搅拌处理，混合均匀；所述镁尾矿粉的比表面积300～600m2/kg；所述镁尾矿掺合料的比表面积为600～800m2/kg；所述镁尾矿粉为白云岩镁尾矿粉。
7.一种利用权利要求1～6任一
8.权利要求7所述镁尾矿掺合料产品在混凝土中的应用。
9.一种混凝土，其特征在于，所述混凝土中含有权利要求7所述的镁尾矿掺合料产品。
10.一种权利要求9所述混凝土的制备方法，其特征在于，先将混凝土原料中除水、镁尾矿掺合料产品以外的其它粉料混合均匀，得到干混料；然后将镁尾矿掺合料产品与水混合均匀，得到湿混料；将所述干混料与所述湿混料混合均匀，即得所述混凝土；所述镁尾矿掺合料产品为权利要求9所述的镁尾矿掺合料产品。
...【技术特征摘要】
1.一种镁尾矿掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镁尾矿粉与硼砂的质量比为1：（0.05～0.1）。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煤矸石粉与白云岩镁尾矿粉的质量比为（0.2～0.3）：1。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述沸石粉与产物a的质量比为（0.1～0.2）：1，所述硅酸钠与产物a的质量比为（0.02～0.04）：1，所述黄原胶与产物a的质量比为（0.005～0.01）：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述升温过程的升温速率≤30℃/min；所述保温处理时间为10～20min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜斐，法冠喆，耿宁洁，唐顺利，胡晓善，刘昭东，张瑞雪，杜占宾，杜若男，徐志超，韩黎芳，马炎，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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