石煤提钒尾渣复合激发剂制备地聚物研究.pdfVIP

·264· 有色金属(选矿部分) 2013年增刊 doi：10．3969，j．issn．1671—9492．2013．z1．068 石煤提钒尾渣复合激发剂制备地聚物研究 张一敏1一，胡芳芳1，包申旭1，陈铁军1，2 (1．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉430070；2．武汉科技大学资源与环境 工程学院，武汉430081) 摘要：石煤提钒尾渣的主要化学成分为sio：和Al：o，，主要矿物为石英、钙长石、钠长石、斜长石等硅酸盐、铝硅酸 盐矿物，属于硅酸盐类尾矿。在研究石煤提钒尾渣特性的基础上，研究采用复合激发剂激发石煤提钒尾渣制备地聚物，试验 确定了硅铝基质原料的配比、复合碱激发剂的合理组成以及成型水固比，并研究了石煤提钒尾渣地聚物的抗压强度、反应产 物和微观形貌。试验结果表明，最佳基质原料配比尾渣，偏高岭土为7：3，复合激发剂最佳组成为N扣H掺量为12％、 d抗压强度可以达到28MPa。xRD和sEM分析表明，石煤提 Na茹i0，，NaOH(质量比)=1．o，成型水固比为o．16，试样28 钒尾渣地聚物的主要产物为无定形硅铝凝胶，还有少量的类沸石矿物(ca越2si：0。·4H。O)以及钙沸石caAl2si30m·3H20。 关键词：石煤提钒尾渣；复合激发剂；地聚物；无定形类沸石 中图分类号：TQl77 文献标志码：A 文章编号：1671—9492(2013)so—0264一04 地聚物是利用碱化合物激发主要成分为硅酸 实现提钒尾渣的资源化综合利用。 盐、铝硅酸盐的固体物料而制备出的一类新型胶凝 1原材料及试验方法 材料[1]。这种材料既具有高聚物、陶瓷的性能又兼 有水泥的一些特征，同时具有制备工艺简单，原料 1．1石煤提钒尾渣特性分析 来源广泛、能耗较低、不产生C0：、环境污染小等 提钒尾渣取自湖北某矿冶公司，是石煤原矿经 优点。随着地球资源的日趋耗竭和环境压力的加 过破碎一焙烧～水浸等工艺后残余的废渣。其外观 剧，这类碱激发胶凝材料在21世纪大力发展的绿 为黄白色，呈颗粒疏松状。尾渣的主要化学成分 色环保产业中具有广泛应用前景。许多工业废弃物 如表1所示，SiO：和Al：O。含量较高，两者的总 如：粉煤灰、矿渣、钢渣、煤矸石、尾矿等，都可 含量达76％以上。同时，尾渣的烧失量较低，仅 以作为碱激发胶凝材料的原材料[2]，这为矿业固体 是尾渣中残余碳和自由水的挥发导致的，可以忽略 废物的资源化开辟出了新途径，具备显著的经济效 不计。 益、社会效益和环境效益。 石煤提钒尾渣(以下简称“提钒尾渣”)是将 表2 尾渣的粒度分析 石煤原矿经过破碎一磨矿—焙烧一浸出等工艺，提 粒‰“2s。篙冀磊篇黛篡篙舞譬； 取出其中的钒后产生的废渣。我国石煤提钒企业每 年排出提钒尾渣约30万t[3]，大多作为废物堆存， 由此引发占用土地、污染环境、能源和资源巨大浪 尾渣的粒度分析见表2，颗粒粒径主要处于 费等问题，也制约着石煤提钒工业的长期健康发 O．074～O．109mm，粒度较细。 展。研究表明[4]，采用复合碱激发剂比单一的碱激 从尾渣的XRD分析(见图1)可以看出，尾 发剂制备出的地聚物性能更好，因此本研究在分析 渣中石英的衍射峰数目较多，峰值高、峰形狭窄， 提钒尾渣特性的基础上，研究采用复合碱激发剂制 尖锐对称，说明其结晶度较高。除石英外，还含有 备地聚物材料，以期获得性能良好的地聚物产品， 钙长石、钠长石、斜长石等硅酸盐、铝硅酸盐类矿 表1 原材料的化学成分