1.本發(fā)明屬于資源綜合利用和建筑用材料技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法。

背景技術(shù)：

2.砂石骨料礦山在開采、生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的覆土、石粉、濾餅固廢?，F(xiàn)有技術(shù)對骨料礦山固廢的處理，還是以堆排為主，造成了土地資源的浪費，且嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。覆土除少量用于礦山復(fù)墾之外，其余的仍做堆排處理，占用空間；部分石粉也有作填料應(yīng)用于混凝土中，但水泥基膠凝材料對粒徑小于0.075mm的顆粒敏感，造成石粉的摻量有限，無法大量應(yīng)用；濾餅中含有的絮凝劑，易吸附減水劑等外加劑，使外加劑失效。

3.碳中和是全世界關(guān)注的熱點?，F(xiàn)有的建筑仍以水泥基膠凝材料為主，但水泥生產(chǎn)過程釋放大量的co2。推動碳中和目標的實現(xiàn)，勢必要減少水泥的碳排放或采用新的膠凝材料來代替水泥。例如，內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士論文《金川二礦磷石膏-礦渣基新型膠凝材料開發(fā)試驗研究》，以工業(yè)固廢磷石膏和唐鋼渣粉為主要原料，并結(jié)合生石灰、氫氧化鈉、芒硝等物質(zhì)，制備出強度性能滿足分層填充要求且經(jīng)濟性良好的一種新型膠凝材料。在專利方面，公開的有公告號cn201811200282.4的發(fā)明專利“利用工業(yè)廢渣爐渣生產(chǎn)新型膠凝材料的方法”、cn201910634842.5“一種無熟料尾礦充填新型膠凝材料”、cn202111060709.7“一種含鹵石膏脫色制備新型鈣鎂質(zhì)膠凝材料的工藝”等，這些研究和專利表明利用各類固廢制備新型膠凝材料是處置固廢廢棄物、資源化利用的一條重要途徑。然而，針對花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層以及骨料生產(chǎn)產(chǎn)生的尾渣為主要原料制備新型膠凝材料的研究還比較罕見，具體利用方案更是空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法。

5.本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。一種利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，由花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層洗砂固廢、機制砂濾餅制成，包括以下具體步驟：

6.(1)取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％；

7.(2)按重量配比關(guān)系稱取各原料，強制攪拌均勻，得到混合物a；各原料組分的重量配比關(guān)系為：洗砂泥40％～70％、弱物質(zhì)15％～45％、濾餅7％～30％；

8.(3)將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

9.(4)退火冷卻后得到混合物b；

10.(5)將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

11.更進一步地，所述洗砂固廢為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層提取山砂后剩余的洗砂

泥和弱物質(zhì)。

12.更進一步地，所述洗砂泥為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層在提取山砂之前去除的除硬物之外的所有物質(zhì)，主要成為高嶺土相、風(fēng)化石英、風(fēng)化長石、云母、有機質(zhì)等。洗砂泥中的高嶺土相，煅燒后形成無定形結(jié)構(gòu)的偏高嶺土，提供膠凝性能。所述洗砂泥中的有機質(zhì)，煅燒后分解揮發(fā)，無不良作用。

13.更進一步地，所述弱物質(zhì)為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層在提取山砂的球磨過程中剔除的軟弱物質(zhì)。主要成分為風(fēng)化長石、風(fēng)化石英、云母等，所述弱物質(zhì)中風(fēng)化長石，煅燒后形成活性長石，具有一定的膠凝活性。

14.更進一步地，所述機制砂濾餅為花崗巖礦山生產(chǎn)砂石骨料過程中產(chǎn)生的尾渣。

15.更進一步地，所述尾渣為花崗巖礦山干法生產(chǎn)骨料產(chǎn)生的石粉以及濕法生產(chǎn)骨料產(chǎn)生的濾餅。所述濾餅中含有絮凝劑，有機絮凝劑煅燒后分解揮發(fā)，無不良作用；無機絮凝劑含有鋁元素，煅燒后可為偏高嶺土提供聚合鋁氧四面體所需的元素。

16.進一步地，所述原料中的其他物質(zhì)，主要作為填料，調(diào)節(jié)膠凝強度，以及提供保水、改善流動性。

17.進一步地，所述新型膠凝材料的使用方法，需在水玻璃及氫氧化鈉激發(fā)下，方才具有膠凝活性。

18.本發(fā)明所述的利用花崗巖礦山固廢制備的新型膠凝材料包括以下有益效果：

19.(1)本發(fā)明所用主要原材料均為固體廢棄物，有利于保護生態(tài)環(huán)境；

20.(2)本發(fā)明實現(xiàn)了花崗巖骨料礦山的覆土、濾餅、石粉等固體廢棄物的綜合協(xié)同利用，解決分別處置成本高、技術(shù)難的問題；

21.(3)本發(fā)明所述的新型膠凝材料對泥、粉類小顆粒不敏感，可使用含粉量較高的骨料制備高品質(zhì)混凝土。

22.(4)本發(fā)明所述的新型膠凝材料膠凝速率快，成型后數(shù)小時便可達到終凝，可以極大提高制品的生產(chǎn)效率，如使用蒸養(yǎng)，還可縮短凝結(jié)時間并提高最終強度。

23.(5)本發(fā)明所述的新型膠凝材料，生產(chǎn)過程無co2的釋放，屬于綠色低碳的新型無機膠凝材料。

附圖說明

24.圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

25.為使本發(fā)明的上述目的、特征、優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。以下內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所做的舉例和說明，所述本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實施案例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)力要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。

26.實施例1：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

27.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

28.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥40％、弱物質(zhì)36％、濾餅24％。

29.強制攪拌均勻，得到混合物a；

30.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

31.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

32.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

33.實施例2：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

34.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

35.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥55％、弱物質(zhì)28％、濾餅17％。

36.強制攪拌均勻，得到混合物a；

37.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

38.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

39.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

40.實施例3：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

41.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

42.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥70％、弱物質(zhì)17％、濾餅13％。

43.強制攪拌均勻，得到混合物a；

44.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

45.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

46.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

47.實施例4：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

48.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

49.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥52％、弱物質(zhì)15％、濾餅33％。

50.強制攪拌均勻，得到混合物a；

51.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

52.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

53.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

54.實施例5：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

55.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

56.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥59％、弱物質(zhì)30％、濾餅11％。

57.強制攪拌均勻，得到混合物a；

58.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

59.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

60.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

61.實施例6：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

62.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

63.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥48％、弱物質(zhì)45％、濾餅7％。

64.強制攪拌均勻，得到混合物a；

65.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

66.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

67.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

68.實施例7：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

69.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

70.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥67％、弱物質(zhì)23％、濾餅0％。

71.強制攪拌均勻，得到混合物a；

72.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

73.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

74.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

75.實施例8：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

76.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

77.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥45％、弱物質(zhì)40％、濾餅15％。

78.強制攪拌均勻，得到混合物a；

79.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

80.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

81.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

82.實施例9：本實施例利用花崗巖礦山固廢制備新型膠凝材料的方法按以下步驟實施：

83.步驟一、取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％左右；

84.步驟二、按重量配比關(guān)系稱取各原料，洗砂泥51％、弱物質(zhì)19％、濾餅30％。

85.強制攪拌均勻，得到混合物a；

86.步驟三、將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；

87.步驟四、退火冷卻后得到混合物b；

88.步驟五、將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。

89.上述實施例1～9各原料比例如表1所示：

90.表1實施例1～9各原料比例

[0091] 洗砂泥(％)弱物質(zhì)(％)濾餅(％)實施例1403624實施例2552817實施例3701713實施例4521533實施例5593011實施例648457實施例767230實施例8454015實施例9511930

[0092]

對上述實施例1～9中得到的新型膠凝材料進行性能檢測。強度檢測條件：激發(fā)劑選用水玻璃及氫氧化鈉，固定堿當量30％、激發(fā)劑模數(shù)1.8、水固比0.6。檢測結(jié)果見表2：

[0093]

表2實施例1～9檢測結(jié)果

[0094][0095][0096]

可以理解的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。技術(shù)特征：

1.一種利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：由花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層洗砂固廢、機制砂濾餅制成，包括以下具體步驟：(1)取洗砂泥及弱物質(zhì)進行壓濾，含水率控制在20％；(2)按重量配比關(guān)系稱取各原料，強制攪拌均勻，得到混合物a；各原料組分的重量配比關(guān)系為：洗砂泥40％～70％、弱物質(zhì)15％～45％、濾餅7％～30％；(3)將混合物a在焙燒爐中下煅燒2～4h，燃燒室溫度控制在800～900℃；(4)退火冷卻后得到混合物b；(5)將混合物b進行粉磨，磨至比表面積300m2/kg以上或45微米篩余小于30％，得到花崗巖礦山固廢新型膠凝材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述洗砂固廢為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層提取山砂后剩余的洗砂泥和弱物質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述洗砂泥為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層在提取山砂之前去除的除硬物之外的所有物質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述弱物質(zhì)為花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層在提取山砂的球磨過程中剔除的軟弱物質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述機制砂濾餅為花崗巖礦山生產(chǎn)砂石骨料過程中產(chǎn)生的尾渣。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，其特征在于：所述尾渣為花崗巖礦山干法生產(chǎn)骨料產(chǎn)生的石粉以及濕法生產(chǎn)骨料產(chǎn)生的濾餅。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于資源綜合利用和建筑用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體提供的是一種利用花崗巖礦山固廢生產(chǎn)的新型膠凝材料的制備方法，具體制備步驟如下：以花崗巖礦山覆土層、風(fēng)化層提取山砂后的剩余部分為基體，主要有提取前篩除的洗砂泥以及球磨過程中剔除的弱物質(zhì)，與機制砂濾餅按重量配比混合均勻，洗砂泥：弱物質(zhì)：濾餅＝40％～70％：15％～45％：7％～30％，經(jīng)800～900℃煅燒，退火冷卻粉磨，在水玻璃及氫氧化鈉激發(fā)的作用下即可產(chǎn)生膠凝特性。上述新型膠凝材料的制備，工藝簡單，實現(xiàn)了礦山固廢的資源化利用，是一種新型的綠色低碳膠凝材料。是一種新型的綠色低碳膠凝材料。是一種新型的綠色低碳膠凝材料。

技術(shù)研發(fā)人員：童斌 張亮 戴岳

受保護的技術(shù)使用者：日昌升建筑新材料設(shè)計研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.22

技術(shù)公布日：2023/5/12