【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尾矿资源化利用，具体涉及一种碱激发胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
1、铅锌矿渣是在铅锌矿山的开采过程中产生的固体废弃物，由于对铅锌资源的不断开采，产生了大量铅锌矿渣，这些矿渣对环境存在潜在危害，因此不合理的处置方式会对周围的环境造成严重的重金属污染，对于铅锌矿渣带来的重金属污染问题以及其资源化利用的研究是近些年来的热点方向。
2、碱激发材料（alkali-activated materials，aams）是一种胶凝材料，加水后会具有一定的胶凝性质，并且在一段时间后固化形成具有一定强度的材料，碱激发材料是指向具有火山灰活性或潜在水硬性的材料中加入一些碱性试剂作为激发剂来调制成碱激发材料，常用的碱激发剂有氢氧化钠、水玻璃、碳酸钠等碱性试剂。
3、碱激发材料由于同时具备多种良好性能，因此被视为在建筑行业有巨大前景的新型材料。相较于传统硅酸盐水泥在生产过程中需要煅烧产生大量二氧化碳和能耗，碱激发材料在整个生产过程中能耗较低，并且其原料丰富，大量工业固废都可以做生产原料，契合可持续发展理念，碱激发胶凝材料的研究与发展意义重大。
4、公开号为cn104003632a的专利说明书公开了一种利用铅锌尾矿制备无机矿物聚合物的方法，是采用湿法加碱煅烧对铅锌尾矿进行活化处理，加入偏高岭土、砂子搅拌后加入碱激发剂进行无机聚合反应，形成具有网状结构的无机矿物聚合物，所得无机矿物聚合物可添加发泡剂和稳泡剂而进一步制备成发泡无机矿物聚合物。
5、公开号为cn105565691a的专利说明书公开了
技术实现思路
1、为实现铅锌矿渣的资源化利用，本专利技术采用铅锌矿渣与另外三种固废制备碱激发胶凝材料（或简称为“碱激发材料”），以硅酸钠作为碱激发剂，可以使碱激发胶凝材料具有优异的强度性能和重金属固化稳定化效果。
2、具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碱激发胶凝材料，原料组成包括铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和碱激发剂水溶液；
4、铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的质量比为1:0.2~0.3:6~7:0.4~0.5；
5、铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的总质量与碱激发剂水溶液的质量比为1:0.3~0.7，例如1:0.4、1:0.5等；
6、碱激发剂水溶液中碱激发剂的质量百分含量为4%~14%，例如10%、12%等；
7、碱激发剂为模数为1.5~3.0（例如2.5等）的na2o·sio2，模数表示sio2与na2o的摩尔比。
8、本专利技术中，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的质量比1:0.2~0.3:6~7:0.4~0.5是根据各自组成成分基于水泥生产过程中的三个率值（石灰饱和系数（kh）、硅酸率（sm）和铝氧率（im））计算确定的合理范围。具体而言，石灰饱和系数（kh）控制目标可在0.82~0.94（例如0.9等）之间，硅酸率（sm）控制目标可在1.5~3.5（例如2.2等）之间，铝氧率（im）控制目标可在0.9~1.7（例如1.5等）之间。在一优选例中，第一方面所述的碱激发胶凝材料，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的质量比为1:0.27:6.5:0.44。
9、第一方面所述的碱激发胶凝材料，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的总质量与碱激发剂水溶液的质量比优选为1:0.4~0.5。
10、第一方面所述的碱激发胶凝材料，碱激发剂水溶液中碱激发剂的质量百分含量优选为10%~12%。
11、第一方面所述的碱激发胶凝材料，碱激发剂优选为模数为2.5的na2o·sio2。
12、第一方面所述的碱激发胶凝材料中存在以下物相：石英石、水镁石、斜方钙沸石和针钒钙石。本专利技术的碱激发材料中形成了大量的水镁石、斜方钙沸石和针钒钙石等物质。水镁石具有较好的强度，因此大量水镁石结构的生成有助于提高碱激发胶凝材料的强度。斜方钙沸石具有多孔结构，并且具有一定的离子交换能力，因此它的存在能够有效对材料中的重金属进行吸附交换等行为，从而能够将材料中的重金属固化稳定化，降低重金属的迁移性从而降低重金属的浸出浓度，提高对重金属的固化率。针钒钙石是一种钒酸盐矿物，在碱性条件下对一些重金属具有一定的吸附和固定的能力，并且针钒钙石中的钒元素可能会与材料水溶液中的重金属离子形成配合物或沉淀，从而达到对重金属的固化稳定化。
13、第二方面，本专利技术提供了第一方面所述的碱激发胶凝材料的制备方法，包括：将碱激发剂水溶液与铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的混合物混匀后振实脱模，养护，得到碱激发胶凝材料。
14、第二方面所述的制备方法中，养护条件可包括：温度25℃，相对湿度不低于50%，例如90%、95%等。
15、本专利技术与现有技术相比，有益效果有：
16、本专利技术通过碱激发技术实现了对铅锌矿渣的资源化利用，同时实现了对重金属的固化稳定化，可用于矿坑回填工程。
17、本专利技术的碱激发胶凝材料满足建筑强度需求，在建设工程中可替代部分水泥的消耗。
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1.一种碱激发胶凝材料，其特征在于，原料组成包括铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和碱激发剂水溶液；
2.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的质量比为1:0.27:6.5:0.44。
3.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的总质量与碱激发剂水溶液的质量比为1:0.4~0.5。
4.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，碱激发剂水溶液中碱激发剂的质量百分含量为10%~12%。
5.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，碱激发剂为模数为2.5的Na2O·SiO2。
6.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，所述碱激发胶凝材料中存在以下物相：石英石、水镁石、斜方钙沸石和针钒钙石。
7.根据权利要求1~6任一项所述的碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括：将碱激发剂水溶液与铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的混合物混匀后振实脱模，养护，得到碱激发胶凝材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种碱激发胶凝材料，其特征在于，原料组成包括铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰、赤泥和碱激发剂水溶液；
2.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的质量比为1:0.27:6.5:0.44。
3.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，铅锌矿渣、煤矸石、粉煤灰和赤泥的总质量与碱激发剂水溶液的质量比为1:0.4~0.5。
4.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料，其特征在于，碱激发剂水溶液中碱激发剂的质量百分含量为10%~12%。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小娜，刘振东，赵宇航，夏欣宇，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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