[发明专利]以褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于地聚合物技术领域，具体涉及一种以褐煤提锗尾矿为主要原料的地聚合物及其制备方法。

背景技术

法国材料科学家Joseph Davidovits最早提出地聚合物一词，原意是指由地球化学作用或人工模仿地质作用制造出的硅铝酸盐矿物聚合物，其优点主要表现在高强度、快速固化、耐高温、隔热等方面。

目前在国内外的研究中，主要以高岭石或偏高岭石为原料来制备地聚合物（王鸿灵，李海红，阎逢元.一种铝硅酸盐矿物聚合材料的制备方法[P].CN200310117752,2013)，而高岭石作为一种市售原材料，价格也在逐年上涨。目前，虽有一些研究是利用固体废弃物为原料制备地聚合物，但碱激发剂掺量较高，且需要置于干燥箱或养护箱中养护，从而导致成本较高（刘峥，袁帅，刘洁.一种硅藻土地聚物胶凝材料的制备方法 [P].CN102924035A，2013），并且当前以褐煤提锗尾渣为主要原料制备蒸压砖的研究未见报道。

在提锗的过程中，先将褐煤焙烧，再采用大量的含酸溶液处理含锗烟尘，将其中的四价锗转移到溶液中，过滤洗涤后，滤渣经碱石灰中和后即为褐煤提锗尾渣。目前褐煤提锗尾渣主要采取堆放处理，容易造成占地、污染环境等问题，同时也造成很大的安全隐患。因此，如何利用褐煤提锗尾渣成为我们必须要研究的一项重要课题，目前的研究主要是制备建材方面。如：利用褐煤提锗尾渣制备烧结陶粒及免烧陶粒，而以褐煤提锗尾渣为原料制备地聚合物的研究未见报到。本研究采用褐煤提锗尾渣为基质制备地聚合物，以实现二次资源回收利用和环保的目的。本发明工艺简单、能耗小、尾渣利用率高。

发明内容

本发明旨在克服已有的技术缺陷，目的是提供一种工艺简单，能耗较小的褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物，该地聚合物组成物及其重量百分比为预处理褐煤提锗尾渣50wt%~63.5wt%、偏高岭土5wt%~18wt%、填料5wt%~10wt%、水12wt%~14.5wt%、复合激发剂10wt%~12wt%；各组分的重量百分比之和为100%。

其中所述复合碱激发剂是硅酸钠和氢氧化钠按任意比混合制得。

所述预处理褐煤提锗尾渣是先将褐煤提锗尾渣烘干至含水率小于1wt%，再破碎至粒度<0.074mm，即得预处理褐煤提锗尾渣。

所述偏高岭土为广东地区高岭石在650-850℃下锻烧2-4h后研磨所得，平均粒径为3.8μm，其中Al₂O₃的含量为38.5%~40%。

所述填料为细砂、石灰石粉中的一种或两种的任意比混合物，细砂和石灰石粉均为常规市购产品。

本发明另一目的是提供以褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物的制备方法，具体操作步骤如下：

（1）将褐煤提锗尾渣烘干至含水率小于1wt%，再破碎至粒度<0.074mm，得预处理褐煤提锗尾渣；

（2）将预处理褐煤提锗尾渣、偏高岭土倒入搅拌机内干混5min ~15min后得到混合料，另将复合碱激发剂溶解于水中，配制成复合碱激发剂溶液；

（3）将步骤（2）所得混合料中加入复合碱激发剂溶液中，密封搅拌15~30min；

（4）在步骤（3）所得混合料中加入填料，搅拌5～15min；

（5）将步骤（4）所得混合料置于模具中，在压力为10～20Mpa下压制成型，成型后的坯体于室温下养护14～28d，即得以褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物。

所述压制成型压力为10～20Mpa，所得制品大小为Φ50mm×25mm。

本发明中所述褐煤提锗尾渣是指将含锗褐煤筛分、制煤球后加入链条炉冶炼，对炉内产生的含锗烟尘采用旋风收烟器、布袋收尘器进行收集，然后采用8～9mol/L 盐酸溶液对含锗烟尘加温浸出，加热温度为是80~90℃，浸出时间4h-8h，锗以四氯化锗的形式转移到浸出溶液中，将溶液过滤，滤渣水洗后经碱石灰中和至中性即得到褐煤提锗尾渣；制得的褐煤提锗尾渣粒度较粗，粒径大于3mm的尾渣>80%，需经过粉磨才能成球；其塑性指数为12%~14%，可塑性中等；含锗褐煤的冶炼采用常规方法进行，如参照申请号93121175.1中方法实施。

由于采用了上述技术方案，本发明有以下有益效果：

1、本发明以褐煤提锗尾渣为原料制备地聚合物，解决了尾矿堆存造成的安全隐患，环境污染等问题，实现了尾矿等废料的二次资源综合利用，拓宽了制备地聚合物的原料来源；