一种高硅尾渣基胶凝材料

技术领域

本发明涉及矿山尾矿处理领域和氰化尾渣综合利用领域，具体是一种高硅尾渣基胶凝材料。

背景技术

高硅尾渣是黄金氰化尾渣富集硫精矿后所产生的尾矿。尚无有效的处理方法，只能堆存处理，占用大量土地资源，容易造成扬尘和淋溶水下渗等二次污染问题，具有极大的环保和安全隐患，如果不能得到有效的处置将影响整个黄金产业链的可持续发展。本发明尝试提供一种将其有效利用的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硅尾渣基胶凝材料，能够替代矿渣基胶凝材料、硅酸盐水泥的理化性能，可以在金属矿山特别是黄金矿山尾矿井下充填，同时实现氰化尾渣的综合利用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高硅尾渣基胶凝材料，包括55-65wt％的高硅尾渣和35-45wt％的促凝激发剂，所述高硅尾渣为氰化尾渣选硫富集后所剩的尾矿，所述促凝激发剂各成分占所述矿渣基细尾胶凝材料的比例：石膏15-25wt％、增强剂10-20wt％。

所述石膏是脱硫石膏、钛石膏、磷石膏中的一种或其混合物。本发明中，以高硅尾渣为活性基料；生石灰属于强碱性材料；脱硫石膏和钛石膏均为含硫较高的工业废渣。

所述增强剂为生石灰、硅酸钠、芒硝和氯化钙的混合物，其中各成分占所述高硅尾渣基胶凝材料的比例：生石灰5-15wt％、芒硝0.2-3wt％、硅酸钠0.2-3wt％、氯化钙0.2-3wt％。本发明中，以高硅尾渣为活性基料。

经合理配比后，以弱碱性硫硅酸盐类为激发剂，通过具有弱碱性的激发剂破坏水淬渣玻璃体结构，加快水化反应的进行促使早期强度的形成。将高硅尾渣中活性物质释放出来与石灰及硫酸钙钠铝盐结合形成具有水硬性产物。碱性物质和硫性物质结合会生成硫酸钙，作用于矿渣会形成钙矾石，经水化和养护会生成水泥石。本技术属于中钙中硫型粉状材料，适用于胶结含泥比例大的各类尾矿砂，物理性能明显优于普通硅酸盐水泥。

氯盐类早强剂的早强作用机理：氯盐能增加活性矿物的溶解度，加速水化速度。复盐的出现，增加了浆体中的固相比例，形成坚硬的骨架，有利于水泥石结构的形成。同时,由于氯化钙与氢氧化钙的迅速反应，降低了液相中的碱度，使C3S的水化加速，从而使水泥石的早期强度提高。

硫酸盐类早强剂的早强作用机理：以硫酸钠(芒硝)为例，将其作为早强剂加入后，在水化时,它能够立即与水化产物氢氧化钙产生作用。反应方程式为：

Na

反应中所产生的硫酸钙具有高度分散性,且分布均匀，这种硫酸钙极易与C3A反应，其反应速率比石膏快得多，故能迅速生成水化硫铝酸钙针状晶体，形成早期骨架,大大加快了水泥的早期硬化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、可使氰化尾渣实现全部综合利用，变废为宝，成本较低；

2、材料中所用原材料获取方便，制备工艺简单，不用烧结，在常温下既可获得，无废气废渣排放；

3、本胶凝材料与充填骨料能够形成较好的亲合力，在充填体中分布均匀，能够实现充填料浆的高浓度输送，可以实现尾砂的大量充填。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：高硅尾渣基胶凝材料：由55kg高硅尾渣、25kg脱硫石膏和钛石膏混合物、生石灰15kg、芒硝1kg、硅酸钠1.5kg、氯化钙1.5kg组成。

实施例2：高硅尾渣基胶凝材料：由65kg高硅尾渣、15kg脱硫石膏和钛石膏混合物、生石灰13kg、芒硝3kg、硅酸钠3kg、氯化钙1kg组成。

实施例3：高硅尾渣基胶凝材料：由65kg高硅尾渣、20kg脱硫石膏和钛石膏混合物、生石灰5kg、芒硝3kg、硅酸钠3kg、氯化钙1kg组成。

实施例4：高硅尾渣基胶凝材料：由65kg高硅尾渣、25kg脱硫石膏和钛石膏混合物、生石灰5kg、芒硝0.2kg、硅酸钠1.8kg、氯化钙3kg组成。

实施例5：高硅尾渣基胶凝材料：由65kg高硅尾渣、25kg脱硫石膏和钛石膏混合物、生石灰5kg、芒硝1kg、硅酸钠1.5kg、氯化钙0.5kg组成。

用本发明高硅尾渣基胶凝材料与山东某金矿溢流细尾充填骨料按1∶6～1∶8的重量比加水配制成质量浓度为60％～70％的充填料浆，利用泵送管路输送系统或通过自流输送到采空区进行充填。3天抗压强度达到0.8MPa以上，7天的抗压强度达到1.3MPa，28天压强度达到2.6MPa以上，强度性能达到矿山井下充填指标要求。

上述材料抗折强度、抗压强度等性能指标能达到通用硅酸盐水泥标准(GB175-2007)中32.5矿渣硅酸盐水泥的指示要求，能够进行现场施工，可取代水泥作为井下充填、抹面砂浆、路牙砌块等应用领域使用。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。