本发明涉及工业固体废弃物(铜尾矿)无害化、减量化、资源化与综合利用技术领域，尤其涉及一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法。
背景技术：
铜作为一种需求量庞大的矿产资源，被广泛应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域行业，而铜资源的开采利用会产生大量的铜尾矿，数量庞大的铜尾矿作为固体废物，在我国一般是以泥浆形式直接排入尾矿库中进行堆存，极少部分被作为充填材料回填到挖空的矿井中，其综合利用水平较低。大量铜尾矿的堆存，会造成种种弊端：占用大量的农林土地，导致土地资源失衡；增加企业运营成本；污染环境；存在安全隐患。因此迫切需要对尾矿进行合理处置，拓展其综合利用的途径，并开展铜尾矿应用的环境影响分析，使废弃尾矿实现减量化、资源化、无害化开发。
从其组成成分和工艺特性上分析，铜尾矿更适合再利用于硅酸盐建筑材料领域。施正伦等进行了铜尾矿替代黏土进行配料的试验，并在生产线上进行扩大试验，发现铜尾矿的替代，可提高熟料日产量，降低标煤消耗，但铜尾矿的掺合量因矿种不同有所差异。saeed等利用铜尾矿制备环保砖进行再利用，研究一系列制备工艺，发现制备的环保砖符合astm的相关要求，并且其中含水量、成型压力、固化温度等均影响到铜尾矿环保砖的性能。江勤等研究将铜尾矿掺入以钢渣、粉煤灰为主要原料的配料中作为第三种主要原料，采用熔融法制备复合微晶玻璃，研究制备的复合微晶玻璃的耐急热急冷性能优于大理石、瓷质砖、花岗岩。铜尾矿制备建筑材料方面，由于铜尾矿成分复杂、反应活性较差的特点，使之大多只能以掺合料的形式加入，导致其掺入量有限。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的微细粒铜尾矿存在利用缺乏的问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，解决微细粒铜尾矿大宗量资源化利用的问题。
本发明提供了一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，按照质量百分比计，其原料组成包括：铜尾矿65-80％，粉煤灰5-10％，水玻璃10-20％，naoh2-5％，cao0.5-1％。
在本发明的某些实施方式中，所述铜尾矿粒度范围为5-200μm。
在本发明的某些实施方式中，所述粉煤灰是煤燃烧后烟气中的细灰，其粒度中大于45μm的颗粒至多不超过45％，含水率小于或等于1％，化学组成中sio2 al2o3 fe2o3占比至少为50％。
在本发明的某些实施方式中，所述的水玻璃和naoh作为碱激发剂来溶解粉煤灰中的硅铝酸盐并促进其的地聚物反应，水玻璃为模数3.3、sio2 na2o含量为25-32％的工业水玻璃，通过与naoh固体粉末混合调配模数为0.9-1.5的水玻璃，其添加量以控制体系中na/al摩尔比为0.5-0.9计。
在本发明的某些实施方式中，所述的cao添加量：cao/(cao naoh)的质量比为0-0.3。
在本发明的某些实施方式中，所述方法还包括如下步骤：
步骤1：配制水玻璃并陈化-原料计量混合-压力成型-脱模-养护-成品；
步骤2：按照质量百分比计，铜尾矿65-80％，粉煤灰5-10％，水玻璃10-20％，naoh2-5％，cao0.5-1％；所述混合料液固比为0.13-0.16；
步骤3：经过充分混合后，通过压力成型，成型压力为5-25mpa，脱模后进行密封养护，得到再生骨料成品。
在本发明的某些实施方式中，在所述步骤3中，所述的密封养护是指先在室温下静养1d，然后在70-90℃的烘箱中养护2d，即可获得再生骨料。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明提供的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，充分利用难利用的细粒尾矿，减少固体废弃物的排放，消纳微细粒铜尾矿效率高，制备的再生骨料机械性能好。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
实施例1
本发明提供了一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，按照质量百分比计，其原料组成包括：铜尾矿73.23％，粉煤灰8.14％，水玻璃14.81％，naoh3.06％，cao0.76％。
取模数3.3、sio2 na2o含量为30.5％的工业水玻璃72.9g，加入15.0gnaoh固体粉末，混合搅拌至溶液均匀，陈化12h，得到模数为1.03的水玻璃。
取粒度为5-30μm、d90为37.8μm的微细粒铜尾矿360g。
取40g的粉煤灰，其粒度中大于45μm的颗粒为32.54％，含水率为0.28％，化学组成中sio2 al2o3 fe2o3占比为86.88％。
取3.76gcao，控制cao/(cao naoh)的质量比为0.2。
首先，将铜尾矿、粉煤灰、cao倒入胶砂搅拌机中，以低速搅拌10min，然后逐渐加入配制模数为1.03的水玻璃和9.17g水，以高速搅拌3min，控制体系中na/al摩尔比为0.84，水玻璃中水、外加水质量之和与铜尾矿、粉煤灰质量之和的比值为0.15。然后，称量110g混合物料，入模，在压力试验机上以20mpa的成型压力成型，脱模后以水雾润湿装入密封袋中。最后，先在室温下静养1d，然后在80℃的烘箱中养护2d，最后在室温下静养25d，得到再生骨料成品。
使用上述技术方案，制备的地聚物基再生骨料的部分性能指标如表1所示：
表1实施例1地聚物基再生骨料的部分性能指标表
参照gb/t14685-2011《建设用卵石、碎石》，可以看出实施例1制备得到的地聚物基再生骨料，五个综合指标均达到gb/t14685-2011《建设用卵石、碎石》的性能要求，试样产品质量合格。
实施例2
本发明提供了一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，按照质量百分比计，其原料组成包括：铜尾矿68％，粉煤灰12％，水玻璃17％，naoh2.3％，cao0.7％。
取模数3.3、sio2 na2o含量为30.5％的工业水玻璃76.5g，加入9.45gnaoh固体粉末，混合搅拌至溶液均匀，陈化12h，得到模数为1.42的水玻璃。
取粒度为5-30μm、d90为37.8μm的微细粒铜尾矿306g。
取54g的粉煤灰，其粒度中大于45μm的颗粒为32.54％，含水率为0.28％，化学组成中sio2 al2o3 fe2o3占比为86.88％。
取4.05gcao，控制cao/(cao naoh)的质量比为0.3。
首先，将铜尾矿、粉煤灰、cao倒入胶砂搅拌机中，以低速搅拌10min，然后逐渐加入配制模数为1.03的水玻璃和0.8g水，以高速搅拌3min，控制体系中na/al摩尔比为0.64，水玻璃中水、外加水质量之和与铜尾矿、粉煤灰质量之和的比值为0.15。然后，称量110g混合物料，入模，在压力试验机上以25mpa的成型压力成型，脱模后以水雾润湿装入密封袋中。最后，先在室温下静养1d，然后在90℃的烘箱中养护2d，最后在室温下静养25d，得到再生骨料成品。
使用上述技术方案，制备的地聚物基再生骨料的部分性能指标如表2所示：
表2实施例2地聚物基再生骨料的部分性能指标表
参照gb/t14685-2011《建设用卵石、碎石》，可以看出实施例1制备得到的地聚物基再生骨料，五个综合指标均达到gb/t14685-2011《建设用卵石、碎石》的性能要求，试样产品质量合格。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
1.一种微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于，按照质量百分比计，其原料组成包括：铜尾矿65-80％，粉煤灰5-10％，水玻璃10-20％，naoh2-5％，cao0.5-1％。
2.根据权利要求1所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于：所述铜尾矿粒度范围为5-200μm。
3.根据权利要求1所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于：所述粉煤灰是煤燃烧后烟气中的细灰，其粒度中大于45μm的颗粒至多不超过45％，含水率小于或等于1％，化学组成中sio2 al2o3 fe2o3占比至少为50％。
4.根据权利要求1所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于：所述的水玻璃和naoh作为碱激发剂来溶解粉煤灰中的硅铝酸盐并促进其的地聚物反应，水玻璃为模数3.3、sio2 na2o含量为25-32％的工业水玻璃，通过与naoh固体粉末混合调配模数为0.9-1.5的水玻璃，其添加量以控制体系中na/al摩尔比为0.5-0.9计。
5.根据权利要求1所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于：所述的cao添加量：cao/(cao naoh)的质量比为0-0.3。
6.根据权利要求1所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
步骤1：配制水玻璃并陈化-原料计量混合-压力成型-脱模-养护-成品；
步骤2：按照质量百分比计，铜尾矿65-80％，粉煤灰5-10％，水玻璃10-20％，naoh2-5％，cao0.5-1％；所述混合料液固比为0.13-0.16；
步骤3：经过充分混合后，通过压力成型，成型压力为5-25mpa，脱模后进行密封养护，得到再生骨料成品。
7.根据权利要求6所述的微细粒铜尾矿制备地聚物基再生骨料的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述的密封养护是指先在室温下静养1d，然后在70-90℃的烘箱中养护2d，即可获得再生骨料。
技术总结