以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物及其制備方法，該地聚合物的原料組分為預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土、填料、水、復(fù)合激發(fā)劑；通過將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土、填料干混后，加入水和復(fù)合激發(fā)劑繼續(xù)攪拌均勻后，將所得混合料壓制成型，在室溫下自然養(yǎng)護(hù)。制得褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物；本發(fā)明工藝簡單、能耗小、成本低、所得制品抗壓強度高。
【專利說明】以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地聚合物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種以褐煤提鍺尾礦為主要原料的地聚合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]法國材料科學(xué)家Joseph Davidovits最早提出地聚合物一詞,原意是指由地球化學(xué)作用或人工模仿地質(zhì)作用制造出的硅鋁酸鹽礦物聚合物，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在高強度、快速固化、耐高溫、隔熱等方面。
[0003]目前在國內(nèi)外的研究中，主要以高嶺石或偏高嶺石為原料來制備地聚合物(王鴻靈，李海紅，閻逢元.一種鋁硅酸鹽礦物聚合材料的制備方法[P].CN200310117752，2013)，而高嶺石作為一種市售原材料，價格也在逐年上漲。目前，雖有一些研究是利用固體廢棄物為原料制備地聚合物，但堿激發(fā)劑摻量較高，且需要置于干燥箱或養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，從而導(dǎo)致成本較高(劉崢，袁帥，劉潔.一種硅藻土地聚物膠凝材料的制備方法[P].CN102924035A，2013)，并且當(dāng)前以褐煤提鍺尾渣為主要原料制備蒸壓磚的研究未見報道。
[0004]在提鍺的過程中，先將褐煤焙燒，再采用大量的含酸溶液處理含鍺煙塵，將其中的四價鍺轉(zhuǎn)移到溶液中，過濾洗滌后，濾渣經(jīng)堿石灰中和后即為褐煤提鍺尾渣。目前褐煤提鍺尾渣主要采取堆放處理，容易造成占地、污染環(huán)境等問題，同時也造成很大的安全隱患。因此，如何利用褐煤提鍺尾渣成為我們必須要研究的一項重要課題，目前的研究主要是制備建材方面。如:利用褐煤提鍺尾渣制備燒結(jié)陶粒及免燒陶粒，而以褐煤提鍺尾渣為原料制備地聚合物的研究未見報到。本研究采用褐煤提鍺尾渣為基質(zhì)制備地聚合物，以實現(xiàn)二次資源回收利用和環(huán)保的目的。本發(fā)明工藝簡單、能耗小、尾渣利用率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服已有的技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單，能耗較小的褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，該地聚合物組成物及其重量百分比為預(yù)處理褐煤提鍺尾渣50wt%~63.5wt%、偏高嶺土 5wt%~18wt%、填料 5wt%~10wt%、水 12wt%~14.5wt%、復(fù)合激發(fā)劑10wt°ri2wt% ;各組分的重量百分比之和為100%。
[0006]其中所述復(fù)合堿激發(fā)劑是硅酸鈉和氫氧化鈉按任意比混合制得。
[0007]所述預(yù)處理褐煤提鍺尾渣是先將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm,即得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣。
[0008]所述偏高嶺土為廣東地區(qū)高嶺石在650_850°C下鍛燒2_4h后研磨所得，平均粒徑為3.8 μ m，其中Al2O3的含量為38.5%~40%。
[0009]所述填料為細(xì)砂、石灰石粉中的一種或兩種的任意比混合物，細(xì)砂和石灰石粉均為常規(guī)市購產(chǎn)品。
[0010]本發(fā)明另一目的是提供以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物的制備方法，具體操作步驟如下:(1)將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm，得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣；
(2)將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土倒入攪拌機內(nèi)干混5min^15min后得到混合料，另將復(fù)合堿激發(fā)劑溶解于水中，配制成復(fù)合堿激發(fā)劑溶液；
(3)將步驟(2)所得混合料中加入復(fù)合堿激發(fā)劑溶液中，密封攪拌15~30min；
(4)在步驟(3)所得混合料中加入填料,攪拌5~15min；
(5)將步驟(4)所得混合料置于模具中，在壓力為10~20Mpa下壓制成型，成型后的坯體于室溫下養(yǎng)護(hù)14~28d，即得以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物。
[0011]所述壓制成型壓力為10~20Mpa,所得制品大小為C>50mmX25mm。
[0012]本發(fā)明中所述褐煤提鍺尾渣是指將含鍺褐煤篩分、制煤球后加入鏈條爐冶煉，對爐內(nèi)產(chǎn)生的含鍺煙塵采用旋風(fēng)收煙器、布袋收塵器進(jìn)行收集，然后采用8~9mol/L鹽酸溶液對含鍺煙塵加溫浸出，加熱溫度為是8(T90°C，浸出時間4h-8h，鍺以四氯化鍺的形式轉(zhuǎn)移到浸出溶液中，將溶液過濾，濾渣水洗后經(jīng)堿石灰中和至中性即得到褐煤提鍺尾渣；制得的褐煤提鍺尾渣粒度較粗，粒徑大于3mm的尾渣>80%，需經(jīng)過粉磨才能成球；其塑性指數(shù)為12%~14%，可塑性中等；含鍺褐煤的冶煉采用常規(guī)方法進(jìn)行，如參照申請?zhí)?3121175.1中方法實施。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明有以下有益效果:
1、本發(fā)明以褐煤提鍺尾渣為原料制備地聚合物，解決了尾礦堆存造成的安全隱患，環(huán)境污染等問題，實現(xiàn)了尾礦等廢料的二次資源綜合利用，拓寬了制備地聚合物的原料來源；
2、本發(fā)明中褐煤提鍺尾渣前期經(jīng)過酸浸并水洗，礦物表面較粗糙，因此該礦物中所含二氧化硅的活性更高，有利于后期聚合反應(yīng)的進(jìn)行，故制備的地聚合物強度更高；
3、該制備工藝只需蒸壓養(yǎng)護(hù)而不需要高溫焙燒，工藝簡單，節(jié)約了生產(chǎn)成本，有效地降低了能耗，并且所得制品抗壓強度高；
因此，本發(fā)明具有工藝簡單，能耗小的優(yōu)點，拓寬了地聚合物的原料來源，開拓了褐煤提鍺尾渣綜合利用的新途徑，其產(chǎn)品強度高，耐久性能優(yōu)良。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容，本實施例中所用試劑如無特殊說明，均為常規(guī)市售試劑。
[0015]實施例中所述褐煤提鍺尾渣均來自云南某選礦公司，其是由含鍺褐煤篩分、制煤球后加入鏈條爐冶煉，對爐內(nèi)產(chǎn)生的含鍺煙塵采用旋風(fēng)收煙器、布袋收塵器進(jìn)行收集，然后采用8~9mol/L鹽酸溶液對含鍺煙塵加溫浸出，加熱溫度為是8(T90°C，浸出時間4tT8h，鍺以四氯化鍺的形式轉(zhuǎn)移到浸出溶液中，將溶液過濾，濾渣洗滌后經(jīng)堿石灰中和至中性即得到褐煤提鍺尾渣。
[0016]實施例1:以褐煤提鍺尾 渣為主要原料的地聚合物組成物及其重量百分比為:預(yù)處理褐煤提鍺尾渣50wt %、偏高嶺土 18wt%、細(xì)砂IOwt %、水12wt%、復(fù)合堿激發(fā)劑(硅酸鈉和氫氧化鈉按質(zhì)量比1:1的比例混合制得)10%，其中所述偏高嶺土為廣東某地區(qū)高嶺石在650°C下鍛燒4h后研磨所得，平均粒徑為3.8 μ m，其中Al2O3的含量為38.5%。[0017]上述褐煤提鍺尾渣地聚合物的制備步驟如下:
Cl)將褐 煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm，得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣；
(2)將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土倒入攪拌機內(nèi)干混5min后得到混合料，另將復(fù)合堿激發(fā)劑溶解于水中，配制成復(fù)合堿激發(fā)劑溶液；
(3)將步驟(2)所得混合料中加入復(fù)合堿激發(fā)劑溶液，然后在密封容器中攪拌15min；
(4)將步驟(3)所得混合料中加入細(xì)砂，再機械攪拌5min；
(5)將步驟(4)所得混合料置于金屬模具中，在壓力為IOMpa下壓制成型，成型后的坯體于室溫下養(yǎng)護(hù)14d，即得以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物。
[0018]本實施例所制備的地聚合物外形美觀，抗壓強度可達(dá)到20Mpa以上，有良好的抗?jié)B性及抗壓性，并且具有良好的后期強度。
[0019]實施例2:以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物組成物及其重量百分比為:預(yù)處理褐煤提鍺尾渣63.5wt %、偏高嶺土 5wt%、石灰石粉5wt %、水14.5wt%、復(fù)合堿激發(fā)劑(硅酸鈉和氫氧化鈉按質(zhì)量比2:1的比例混合制得)12%，其中所述偏高嶺土為廣州地區(qū)高嶺石在750°C下鍛燒3h后所得，平均粒徑為3.8 μ m，其中Al2O3的含量為39%。
[0020]上述褐煤提鍺尾渣地聚合物的制備步驟如下:
Cl)將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm，得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣；
(2)將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土倒入攪拌機內(nèi)干混IOmin后得到混合料，另將復(fù)合堿激發(fā)劑溶解于水中，配制成復(fù)合堿激發(fā)劑溶液；
(3)將步驟(2)所得混合料中加入復(fù)合堿激發(fā)劑溶液，然后密封容器中攪拌20min；
(4)將步驟(3)所得混合料中加入石灰石粉，再機械攪拌IOmin；
(5)將步驟(4)所得混合料置于金屬模具中，在壓力為15Mpa下壓制成型，成型后的坯體于室溫下養(yǎng)護(hù)21d，即得以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物。
[0021]本實施例所制備的地聚合物外形美觀，抗壓強度可達(dá)到24Mpa以上，有良好的抗?jié)B性及抗壓性，并且具有良好的后期強度。
[0022]實施例3:以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物組成物及其重量百分比為:預(yù)處理褐煤提鍺尾渣58wt %、偏高嶺土 10wt%、填料(細(xì)砂和石灰石粉按質(zhì)量比1:1混合制得)IOwt %、水12wt%、復(fù)合堿激發(fā)劑(硅酸鈉和氫氧化鈉按質(zhì)量比1:2的比例混合制得)10%，其中偏高嶺土為廣東某地區(qū)高嶺石在850°C下鍛燒2h后所得，平均粒徑為3.8 μ m，其中Al2O3的含量為40%。
[0023]上述褐煤提鍺尾渣地聚合物的制備步驟如下:
Cl)將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm，得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣；
(2)將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土倒入攪拌機內(nèi)干混15min后得到混合料，另將復(fù)合堿激發(fā)劑溶解于水中，配制成復(fù)合堿激發(fā)劑溶液；
(3)將步驟(2)所得混合料中加入復(fù)合堿激發(fā)劑溶液，然后密封容器中攪拌30min；
(4)將步驟(3)所得混合料中加入細(xì)砂和石灰石粉混合物，再機械攪拌15min；
(5)將步驟(4)所得混合料置于金屬模具中，在壓力為20Mpa條件下壓制成型，成型后的坯體于室溫下養(yǎng)護(hù)28d，即得以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物。
[0024]本實施例所制備的地聚合物外形美觀，抗壓強度可達(dá)到28Mpa以上，有良好的抗?jié)B性及抗壓性 ，并且具有良好的后期強度。
【權(quán)利要求】
1.一種以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，其特征在于:其組成物及其重量百分比為:預(yù)處理褐煤提鍺尾禮:50wt%~63.5wt%、偏高嶺土 5wt%~18wt%、填料5wt%~10wt%、水12wt%~14.5wt%、復(fù)合激發(fā)劑 10wt%~12wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，其特征在于:復(fù)合堿激發(fā)劑是硅酸鈉和氫氧化鈉按任意比混合制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，其特征在于:預(yù)處理褐煤提鍺尾渣是先將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm,即得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，其特征在于:偏高嶺土為廣東地區(qū)高嶺石在650-850°C下鍛燒2-4h后研磨所得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物，其特征在于:填料為細(xì)砂、石灰石粉中的一種或兩種的任意比混合物。
6.權(quán)利要求1所述的以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物的制備方法，其特征在于制備步驟如下: Cl)將褐煤提鍺尾渣烘干至含水率小于lwt%，再破碎至粒度〈0.074mm，得預(yù)處理褐煤提鍺尾渣； (2)將預(yù)處理褐煤提鍺尾渣、偏高嶺土倒入攪拌機內(nèi)干混5min^15min后得到混合料，另將復(fù)合堿激發(fā)劑溶解于水中，配制成復(fù)合堿激發(fā)劑溶液； (3)將步驟(2)所得混合料中加入復(fù)合堿激發(fā)劑溶液中，密封攪拌15~30min； (4)在步驟(3)所得混合料中加入填料,攪拌5~15min； (5)將步驟(4)所得混合料置于模具中，在壓力為10~20Mpa下壓制成型，成型后的坯體于室溫下養(yǎng)護(hù)14~28d，即得以褐煤提鍺尾渣為主要原料的地聚合物。
【文檔編號】C04B28/00GK103964768SQ201410181049
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】陳佳, 那金華, 李文華, 王朝雯, 張海芳, 李榮玲, 朱國衛(wèi), 潘繼軍 申請人:臨滄師范高等?？茖W(xué)校