[发明专利]一种铜渣基无机胶凝材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜渣基无机胶凝材料的制备方法，属于建材技术领域。本发明利用富含铁氧化物的冶炼铜渣与磷酸二氢钾反应，制备高强、凝固速度适中的铁系磷酸盐化学键合材料，并用其作为基体材料固化重金属，再通过引入化学激发剂改变铜渣硅酸盐水泥的外部条件来加速激发铜渣和水泥水化产物之间的二次火山灰反应生成C‑S‑H，从而提高其火山灰活性，改善水泥体系的性能，当引入熟石灰、硫酸钠时，即可破坏薄膜层，同时，铜渣中的O‑Si‑O‑Al‑O不规则的锁链结构被打断，SiO₂，CaO，MgO，Al₂O₃等活性离子向外溶出，促使二次火山灰反应顺利进行，生成C‑S‑H凝胶等具有强度的胶凝性物质，使水泥基材料强度提高，同时对改善水泥基材料的抗侵蚀性能具有重要作用。

技术领域

本发明涉及一种铜渣基无机胶凝材料的制备方法，属于建材技术领域。

背景技术

目前高炉矿渣和粉煤灰的综合利用率比较高，约在80%和70%左右，而钢渣、磷渣、铜渣和锰渣等固体废弃物的综合利用率则不足30%，所以这些利用率不高的废渣被大量堆放，不仅占用土地资源，还造成严重的大气污染、土壤污染和水资源污染，危害自然环境和人类健康。因此，提高工业固废的综合利用率，将对环境保护和维持生态平衡等方面具有重要的意义。

随着铜冶炼工业的迅速发展，带来了大量铜渣的排放，但是由于利用率不高，所以目前也被大量堆放处理。铜渣是经冶炼工艺后产生的一种有色金属废渣，属于改性矿物型，主要的化学成分为Fe₂O₃、SiO₂、CaO、MgO、A1₂O₃等，但是铜渣中含有大量的Fe₂O₃，约占50%左右，可见铜渣中含有大量的铁成分，众多研究表明铜渣中的铁成分以铁橄榄石和磁铁矿等矿物形态存在，这些物相互相嵌布使得铁的提炼成本高、产率低、含硅量高，从而导致了铜渣中铁的回收受阻。

铜渣与水泥胶凝材料有相似的化学成分，具备一定火山灰反应活性，因此一些学者在铜渣掺入水泥胶凝材料方面展开了一系列研究。但是铜渣中也存在着一定量的重金属元素，而这些重金属很可能会带入水泥材料中造成污染，且由于铜渣中铁含量过高，钙含量过低，导致铜渣的水化活性较低，极大限制了它在新型胶凝材料中的应用，因此，改善铜渣的反应活性显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有铜渣中也存在着一定量的重金属元素，而这些重金属很可能会带入水泥材料中造成污染，且由于铜渣中铁含量过高，钙含量过低，导致铜渣的水化活性较低，极大限制了它在新型胶凝材料中的应用的问题，提供了一种铜渣基无机胶凝材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铜渣基无机胶凝材料的制备方法，具体步骤为：

（1）将铜渣装入球磨机中球磨，得预处理铜渣；

（2）取预处理铜渣、磷酸二氢钾、硼砂、去离子水装入拌料桶中混合搅拌后过滤得滤渣，将滤渣干燥至恒重，得改性铜渣；

（3）取改性铜渣、水泥、熟石灰、硫酸钠装入研磨机中研磨，过100目筛，得复合胶凝材料；

（4）将复合胶凝材料与去离子水搅拌至均匀，再加入天然砂并搅拌均匀成浆体，将浆体倒入模具中振捣成型，得粗坯；

（5）将粗坯置于相对湿度为50～60%，温度为20～30℃的环境中养护2～3天，脱模得试件；

（6）将试件置于相对湿度为80～95%、温度为20～30℃的标准室中养护25～28天，得铜渣基无机胶凝材料。

步骤（1）所述预处理铜渣比表面积为500～600m2/kg。