技术领域
[0001] 本
发明涉及
水泥建材技术领域，具体涉及一种改性石煤类尾渣及其制作方法和应用。
背景技术
[0002] 石煤生成于古老
地层中，由菌藻类等
生物遗体在浅海环境下经腐泥化作用和煤化作用转变而成。石煤中除含
硅和
碳氢元素外，还赋存
钒、钼、镍、
铀、
银以及贵金属等多种伴生元素，其中钒相对含量较为丰富，五
氧化二钒的品位一般在0.3％～1.0％，同时石煤具有一定发热量，在3.5～10.5MJ/kg之间，是一种低热值
燃料。最主要的用途是将其经过
焙烧和浸取提钒，其次是作燃料使用，在这些利用过程中均会产生尾渣，如石煤提钒后产生的钒渣、石煤燃烧后的底渣(统称石煤类尾渣)。
[0003] 目前石煤类尾渣的主要作建材原材料加以利用，
水泥厂将其作水泥混合材利用过程中普遍存在明显延长水泥
凝结时间的问题，影响水泥的
质量稳定性，也限制了其利用率。关于石煤类尾渣如钒渣能延长水泥凝结时间有报道，但未见石煤类尾渣对水泥缓凝的原因分析、作用机理及其改性研究。本发明依据石煤类尾渣对水泥缓凝的作用机理，配制出专用改性剂，以减小石煤类尾渣对水泥性能的影响，提高其在水泥生产中固废资源化利用率。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种作水泥混合材的改性石煤类尾渣及其制备方法，该方法制备的改性石煤类尾渣，可解决石煤类尾渣作混合材，水泥凝结时间偏长和
早期强度降低问题，相比原状石煤类尾渣，当水泥中石煤尾渣掺量为10％和30％时，水泥凝结时间可分别缩短30分钟和80分钟以上，水泥1天抗压强度可提高1MPa以上。
[0005] 本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种改性石煤类尾渣，所述改性石煤类尾渣由改性剂与石煤类尾渣加水搅拌混匀，然后陈化5至20天制备而成。
[0007] 优选地，所述石煤类尾渣为含钒类尾渣。
[0008] 进一步优选地，所述含钒类尾渣为石煤提钒
尾矿、石煤燃料燃烧尾渣或含钒
钢渣或其他。
[0009] 优选地，所述改性剂以
钙基
碱性成分和复合功能性螯合剂按重量比为(50-20):(1-3)配制而成。其改性机理为与碱性条件下石煤类尾渣中以钒酸根阴离子为主的可溶性钒反应生成难溶性钒酸钙，进行稳定化预处理，从而降低石煤类尾渣中的可溶性钒在水泥水化中发生反应的程度，进而减小其对水泥水化
进程和凝结时间的影响。
氨基二硫代
甲酸盐与碱性条件下石煤类尾渣中以少量金属钒阳离子存在的可溶性钒反应生成稳定的
螯合物，进一步对可溶性钒进行稳定化预处理，减小石煤尾渣对水泥水化进程和凝结时间的影响，甲酸钙与氨基二硫代甲酸盐复配主要作用是提高石煤尾渣作水泥混合材的早期活性。
[0010] 进一步优选地，所述钙基碱性成分包括生石灰、
熟石灰、电石渣、
废水泥灰或其他钙基碱性物质。
[0011] 进一步优选地，所述复合功能性螯合剂为氨基二硫代甲酸盐与甲酸钙按质量比为(1-3):(1-3)复配而成。
[0012] 所述的改性石煤类尾渣的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0013] 步骤1：将改性剂和石煤类尾渣搅拌均匀，得到物料Ⅰ；
[0014] 步骤2：物料Ⅰ中加入水搅拌混匀得到物料Ⅱ；
[0015] 步骤3：将物料Ⅱ陈化5-20天后即可完成改性石煤类尾渣的制备。
[0016] 优选地，所述步骤1中，所述的改性剂和石煤类尾渣配方按重量份计，改性剂1-5份，石煤类尾渣95-99份。
[0017] 进一步优选地，所述步骤2中，所述物料Ⅰ加入的水为改性剂重量的1-5倍。
[0018] 所述的改性石煤类尾渣或所述方法制备的改性石煤类尾渣可用作各类不同强度等级水泥的混合材。
[0019] 本发明具有以下有益效果：
[0020] 1、本发明基于石煤类尾渣对水泥缓凝的作用机理(即在碱性条件下石煤类尾渣中溶出的钒在水泥水化初期压缩了水泥水化颗粒的双
电子层，并形成了难溶性Ca3(VO4)2，不2+ -
仅消耗了Ca 和OH离子，同时难溶性Ca3(VO4)2可
覆盖在水泥颗粒表面形成
钝化层来延缓水泥水化，水泥水化初期颗粒周围的双电子层环境发生明显改变，水泥初期水化受阻)，利用掺入的钙基碱性物质和复合功能性螯合剂分别与碱性条件下石煤类尾渣中以大部分钒酸根阴离子和少量金属钒阳离子存在的可溶性钒反应生成稳定的钒酸钙和金属螯合物，降低碱性条件下可溶性钒在水泥水化中发生化学反应的程度，进而减小其对水泥水化进程和凝结时间的影响，并提高水泥早期强度。
[0021] 2、制备出的改性石煤尾渣作水泥混合材时，当水泥中石煤尾渣掺量为10％和30％时，相比原石煤类尾渣，水泥凝结时间可分别缩短30分钟和80分钟以上，水泥1天抗压强度可提高1MPa以上，能有效提升水泥质量及其稳定性，以及石煤尾渣作水泥混合材的利用率。
[0022] 3、制备出的改性石煤尾渣可在各大水泥生产企业得到充分利用，减轻了石煤尾渣堆放占用土地和污染环境的负面影响，环保效益显著。
具体实施方式
[0023] 下面结合具体
实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
[0024] 实施例1
[0025] 将50份生石灰与1份氨基二硫代甲酸盐和1份甲酸钙混匀作改性剂制备改性石煤尾渣。具体的步骤为：
[0026] 1)改性剂和石煤类尾渣经过计量按质量百分比1％和99％的比例加入到混匀装置；
[0027] 2)混匀装置中加入物料质量4％的水进行搅拌混匀；
[0028] 3)将搅拌混匀的物料陈化5天和15天后完成改性石煤尾渣的制备。
[0029] 原状石煤尾渣与制备得到的改性石煤尾渣分别作32.5级和42.5级水泥混合材时，水泥性能对比情况如表1所示：
[0030] 简单介绍下水泥混合材的组分配比(32.5级水泥配比为：58％熟料+5％
石膏+22％石灰石粉末+15％石煤渣；42.5级水泥配比为：78％熟料+5％石膏+7％石灰石粉末+10％石煤渣)
[0031] 表1石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0032]
[0033]
[0034] 从上表1数据可知，相比原状石煤尾渣，改性石煤尾渣作水泥混合材时，其对水泥的缓凝作用得到改善，石煤尾渣掺量为10％和15％时，水泥的凝结时间分别缩短了30和40分钟以上，且1天抗压强度提高1MPa。
[0035] 实施例2
[0036] 将30份熟石灰与1份氨基二硫代甲酸盐和1份甲酸钙混匀作改性剂制备改性石煤尾渣。具体的步骤为：
[0037] 1)改性剂和石煤类尾渣经过计量按质量百分比3％和97％的比例加入到混匀装置；
[0038] 2)混匀装置中加入物料质量6％的水进行搅拌混匀；
[0039] 3)将搅拌混匀的物料陈化5天和20天后完成改性石煤尾渣的制备。
[0040] 原状石煤尾渣与制备得到的改性石煤尾渣分别作32.5级和42.5级水泥混合材时，水泥性能对比情况如表2所示：
[0041] 简单介绍下水泥混合材的组分配比(32.5级水泥配比为：58％熟料+5％石膏+7％石灰石粉末+30％石煤渣；42.5级水泥配比为：78％熟料+5％石膏+2％石灰石粉末+15％石煤渣)。
[0042] 表2石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0043]
[0044]
[0045] 从上表2数据可知，相比原状石煤尾渣，改性石煤尾渣作水泥混合材时，其对水泥的缓凝作用得到改善，石煤尾渣掺量为15％和30％时，水泥的凝结时间分别缩短了40和80分钟以上，且1天强度得到提高。
[0046] 实施例3
[0047] 将20份水泥灰与1份氨基二硫代甲酸盐和1份甲酸钙混匀作改性剂制备改性石煤尾渣。具体的步骤为：
[0048] 1)改性剂和石煤类尾渣经过计量按质量百分比5％和95％的比例加入到混匀装置；
[0049] 2)混匀装置中的物料加入其质量5％的水进行搅拌混匀；
[0050] 3)将搅拌混匀的物料陈化5天和10天后完成改性石煤尾渣的制备。
[0051] 原状石煤尾渣与制备得到的改性石煤尾渣分别作32.5级和42.5级水泥混合材时，水泥性能对比情况如表3所示：
[0052] 简单介绍下水泥混合材的组分配比(32.5级水泥配比为：58％熟料+5％石膏+17％石灰石粉末+20％石煤渣；42.5级水泥配比为：78％熟料+5％石膏+5％石灰石粉末+12％石煤渣)
[0053] 表3石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0054]
[0055] 从上表3数据同样可看到，相比原状石煤渣，改性石煤渣作水泥混合材时，其对水泥的缓凝作用得到改善，水泥的凝结时间缩短明显，且1天早期强度得到提高。
[0056] 对比例1
[0057] 改性剂只有水泥灰，其他同实施例3。水泥性能对比情况如表4所示：
[0058] 表4石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0059]
[0060] 从上表4数据同样可看到，相比原状石煤渣，改性石煤渣作水泥混合材时，水泥凝结时间有较为明显缩短，但缩短效果略低于实施例3，且水泥早期强度增加不明显。
[0061] 对比例2
[0062] 改性剂只有复合功能性螯合剂(1份氨基二硫代甲酸盐和1份甲酸钙)，其他同实施例3。水泥性能对比情况如表5所示：
[0063] 表5石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0064]
[0065] 从上表5数据同样可看到，相比原状石煤渣，改性石煤渣作水泥混合材时，水泥凝结时间略有缩短，但缩短不明显，1d早期抗压强度有较为明显增加，但增加效果略低于实施例3。
[0066] 对比例3
[0067] 将20份水泥灰与1份氨基二硫代甲酸盐作改性剂制备改性石煤尾渣，其他同实施例3。水泥性能对比情况如表6所示：
[0068] 表6石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0069]
[0070] 从上表6数据同样可看到，相比原状石煤渣，改性石煤渣作水泥混合材时，水泥凝结时间有较为明显缩短，与实施例3效果相当，但水泥早期强度增加不明显。
[0071] 对比例4
[0072] 将20份水泥灰与1份甲酸钙作改性剂制备改性石煤尾渣，其他同实施例3。
[0073] 水泥性能对比情况如表7所示：
[0074] 表7石煤尾渣作混合材时水泥性能对比情况
[0075]
[0076] 从上表7数据同样可看到，相比原状石煤渣，改性石煤渣作水泥混合材时，水泥1d早期抗压强度增加明显，水泥凝结时间也有较为明显缩短，但凝结时间缩短效果略低于实施例3。
[0077] 以上所述仅为本发明的较佳实施方案，并不用以限制本发明实施的范围，在不超出
权利要求所记载的技术方案的前提下所做的任何
修改、等同替换、改进等，皆应属于本发明涵盖的范围内。
