[发明专利]一种风化的中酸性凝灰岩的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于非金属矿利用领域，具体的说，是提供一种风化酸性凝灰岩的综合利用方法。

背景技术

凝灰岩是主要由火山岩喷发后的火山灰迁移堆积形成的岩石，其主要化学组成多为硅铝氧化物，其次是碱金属氧化物。风化的凝灰岩组织结构常较为松散破碎，可包含很细小至数微米粒级甚至更小的颗粒；除主要物相组成火山玻璃及一定的晶屑和岩屑外，还含有较多的包含各种结合水的粘土矿物。凝灰岩作为一种具有火山灰活性的原料，最常应用在水泥混凝土领域（（见CN102007085A），也可直接用作建筑材料（见CN1087071A）。但经风化淋滤的酸性凝灰岩含较多的粘土矿物，往往呈松散的微细粉末状产出。这种原料无法直接应于上述水泥与建材，而用作陶瓷原料时，容易导致坯体在煅烧时开裂；而作为玻璃原料则通常铁含量超标。需要将凝灰岩与粘土类风化产物分离才方便利用，这将增加生产成本，所以单独利用任何一种分离产物既不经济，也增大环境负荷，只有对分离后的产物分别加以利用，才是经济合理且绿色环保的应用方法。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种工业上规模化综合利用风化酸性凝灰岩的方法，通过先对原料进行选矿分离，然后分别利用，充分利用了一直未能有效利用的矿物原料，而且实现废物零排放，有效地保护环境，具有经济与社会双重效益。

本发明提供的一种风化的中酸性凝灰岩的综合利用方法，包括以下步骤：

（1）在凝灰岩中加入占凝灰岩质量0.5～3%的纯碱，然后加水，通过高速剪切打浆20～60分钟，使浆体中的大多数颗粒过200目湿筛，其中加水量为满足浆体流动性所需的最少水量；

（2）首先根据实验确定的首次加水量在沉淀池内稀释浓浆，将浆体搅拌均匀后静置，每静置≥t的时间移出深度l₂以上的浆体，然后向容器中补充与移除浆液等体积的水，重复上述静置、移浆和补水操作对凝灰岩进行多次冲洗，当最后一次移出的上部浆体达到澄清后，不再补水；

（3）对从沉淀池移出的上部浆体进行过滤除水、干燥和粉磨后即得到高品位的商品钠基膨润土，下部沉淀通过过滤除水、干燥和粉磨得到多孔高活性的火山灰。

步骤（2）中，确定首次加水量的试验方法是：将加任意水稀释后的均匀浆体样在平底柱状玻璃容器内静置，若可观察到容器下部有与上部悬浊液分界明显的沉淀层，表明加水量达到要求，否则，需要继续加水稀释并按同样方法确定加水量适当与否。

步骤（2）中，所述时间t和深度l₂由以下方法确定：对首次稀释后的均匀浆体取样至平底柱状玻璃容器内充分静置至沉淀层深度稳定不变，记录沉淀层深度l₁、浆体总深度l，设沉淀池中浆体总深度为L，则l₂与t由下面的两个公式分别决定：

公式中所有长度的单位为米，时间的单位为小时。

步骤（3）中，所得火山灰与熟石灰粉及石膏粉混合制得无熟料水泥，火山灰、石灰和石膏的质量配比为60～70：10~15：20~30。所制得的无熟料水泥可用作砌筑水泥和制作建筑材料的胶结材料。

本发明采用钠化漂洗方法对风化凝灰岩进行选矿分离，然后将分离产物分别制得无熟料水泥和商品钠基膨润土。前者的28天抗压强度达20MPa,可用作砌筑水泥和制备建筑材料；后者的膨润土含量可高达96%，除直接用作商品钠基膨润土外，亦可用来制备有机膨润土。因此，此发明充分利用了一直未能有效利用的矿物原料，而且实现废物零排放，有效地保护环境，具有经济与社会双重效益，并且工艺简单，操作方便。

具体实施方式

某典型的风化中酸性凝灰岩的主要物相为微米级的火山玻璃碎屑，其次为少量石英晶屑，由于风化而存在相当多的以蒙脱石为主的多种含结构水及层间水的粘土矿物；强烈风化淋滤致使岩性细碎成极细的灰白色松散粉末状，其0.8mm标准筛通过率超过95%，其过200目后的粉体的吸蓝量为14.8g/100g。该凝灰岩的化学成分如表1所示。