大洋多金属结核－结壳浸出渣制备混合水泥及方法和其作为混凝土掺合料的应用

摘要

本发明公开了一种用大洋多金属结核－结壳浸出渣制备的混合水泥及其制备方法和其作为混凝土掺合料的应用。该混合水泥是由下述质量百分数的原料制成：大洋多金属结核－结壳浸出渣粉末10～20％、水泥熟料76～88％和石膏1～4％。该水泥在抗压强度等性能方面优于现有水泥，用大洋多金属结核－结壳浸出渣作为混凝土掺合料可以改善混凝土性能，且成本低廉，为资源化利用大洋多金属结核－结壳浸出渣寻找到新的途径，化害为利，具有显著的社会效益和经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥及其制备方法和其作为混凝土掺合料的应用。

背景技术

目前，湿法冶金尾渣即由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——氨浸渣和大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣，这些湿法冶金尾渣目前开发利用不够，还需要进一步开发利用。

用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥在抗压强度等性能方面要比现有水泥好。用大洋多金属结核-结壳浸出渣作为混凝土掺合料的应用可以改善混凝土性能，提高混凝土保水性、力学性能和抗渗性等，而且制备成本低廉，为资源化利用大洋多金属结核-结壳浸出渣寻找到新的途径，化害为利，具有显著的社会效益和经济效益。

有关由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——氨浸渣的制备工艺及其氨浸渣详见“有色金属”期刊(1997，第49卷，第三期，46～51页)中的“大洋多金属结核催化还原氨浸渣提取镍钴铜”(蒋训雄等著)的记载；由大洋多金属富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣的制备工艺及其酸浸渣见“2001中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会论文集(下)”(585～593页)中的“大洋富钴结壳湿法冶金方法研究”(蒋训雄等著)的记载。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、性能良好的用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥，以解决上述问题。

本发明的另一目的是提供一种配方设计合理、工艺简单的用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备混合水泥的方法。

本发明的再一个目的是提供一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣作为混凝土掺合料的应用，以提高混凝土的性能，且可降低成本，为全面利用大洋多金属结核-结壳浸出渣资源寻找到一条新途径，有利于改善环境。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥，其特征在于：该混合水泥是由下述质量百分数的原料制成：

大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末      10～20％

水泥熟料                           76～88％

石膏                               1～4％；

所述的大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末为由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——氨浸渣或由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣。

所述的一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥，该混合水泥原料最优质量百分比为：

大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末      20％

水泥熟料                           79％

石膏                               1％。

一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥的方法，该方法包括下述步骤：

(1)将水泥熟料、大洋多金属结核-结壳浸出渣和石膏分别球磨；

(2)将球磨后的物料通过160目方孔筛；

(3)将过筛后的物料按照下述质量百分数混合均匀：

大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末      10～20质量％

水泥熟料                           76～88质量％

石膏                               1～4质量％

即制得混合水泥。

上述制备方法中所述的大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末为由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——氨浸渣或由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣。

一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥的方法，该方法包括下述步骤：

(1)将水泥熟料、大洋多金属结核-结壳浸出渣和石膏浸出渣分别球磨；

(2)将球磨后的物料通过160目方孔筛；

(3)将过筛后的大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末在750～850℃温度下煅烧50～70分钟；

(4)将上述步骤所得物质按照下述质量百分数进行混合：

大洋多金属结核-结壳浸出渣粉末      10～20质量％

水泥熟料                           76～88质量％

石膏                               1～4质量％

即制得红褐色的混合水泥。

上述制备方法中所述的大洋多金属结核-结壳浸出渣为由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣。

一种大洋多金属结核-结壳浸出渣作为混凝土掺合料的应用；所述的大洋多金属结核-结壳浸出渣为由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——氨浸渣或由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣。

上述的一种大洋多金属结核-结壳浸出渣作为混凝土掺合料的应用，其中，先将大洋多金属结核-结壳浸出渣即氨浸渣或酸浸渣，在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为60～100μm的大洋多金属结核氨浸渣粉末；粉体粒径为40～80μm的富钴结壳酸浸渣粉末。

应用的方法为外掺质量百分数为5％～10％的大洋多金属氨浸渣或内掺质量百分数为5％～10％的富钴结壳酸浸渣；所述的外掺是以水泥质量为基准，在原有水泥混凝土中加入质量百分数为5％～10％的大洋多金属氨浸渣；所述的内掺是用酸浸渣等量替代质量百分数为5％～10％的水泥。

一种用大洋多金属结核-结壳浸出渣制备的混合水泥及其作为混凝土掺合料的应用其优点在于：本发明所述水泥在抗压强度等性能方面比现有水泥好；用大洋多金属结核-结壳浸出渣作为混凝土掺合料的应用可以改善混凝土性能，提高混凝土保水性、力学性能和抗渗性等，而且成本低廉。本发明为资源化利用大洋多金属结核-结壳浸出渣寻找到新的途径，化害为利，具有显著的社会效益和经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1  用氨浸渣制备混合水泥

(1)将水泥熟料、氨浸渣和石膏分别球磨；

(2)将球磨后的物料通过160目方孔筛：

(3)将过筛后的物料按照下述质量百分数混合均匀：

氨浸渣粉末            10质量％

水泥熟料              87质量％

石膏                  3质量％

即得到混合水泥；

其中，所述的氨浸渣为由大洋多金属结核经氨浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣。

性能分析：经检测，用大洋多金属结核-结壳浸出渣制得的混合水泥3天抗压强度较同比提高21％，28天抗压强度较同比提高6.6％。

实施例2  用酸浸渣制备混合水泥

(1)将水泥熟料、酸浸渣和石膏分别球磨；

(2)将球磨后的物料通过160目方孔筛；

(3)将过筛后的物料按照下述质量百分数混合均匀：

酸浸渣粉末        15质量％

水泥熟料          83质量％

石膏              2质量％

即得到混合水泥；

其中，所述的酸浸渣由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣。

性能分析：经检测，用大洋多金属结核-结壳浸出渣制得的混合水泥3天抗压强度较同比提高23％，28天抗压强度较同比提高7％。

实施例3  用大洋富钴结壳浸出渣煅烧改性后制备混合水泥

(1)将水泥熟料、大洋富钴结壳浸出渣和石膏分别球磨；

(2)将球磨后的物料通过160目方孔筛；

(3)将160目细度的大洋富钴结壳浸出渣粉末在800℃温度下煅烧60分钟；

(4)将上述步骤所得物质按照下述质量百分数进行混合：

大洋富钴结壳浸出渣粉末      20质量％

水泥熟料                    79质量％

石膏                        1质量％

即得到红褐色的混合水泥；

所述的大洋富钴结壳浸出渣为由大洋富钴结壳经酸浸工艺提取有价金属后的粉末状尾渣——酸浸渣。

性能分析：经检测，用大洋富钴结壳浸出渣煅烧改性粉末制得的混合水泥3天抗压强度较同比提高21.5％，28天抗压强度较同比提高7.2％。

实施例4  氨浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将氨浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为60μm的大洋多金属结核氨浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中外掺质量百分数为5％(以水泥质量为基准)的大洋多金属氨浸渣，混凝土试块28天抗压强度较未掺加者提高2.3％～6.6％。

实施例5  氨浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将氨浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为80μm的大洋多金属结核氨浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中外掺质量百分数为8％(以水泥质量为基准)的大洋多金属氨浸渣，混凝土试块28天抗压强度较未掺加者提高2.8％～7.2％。

实施例6  氨浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将氨浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为100μm的大洋多金属结核氨浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中外掺质量百分数为10％(以水泥质量为基准)的大洋多金属氨浸渣，混凝土试块28天抗压强度较未掺加者提高3.3％～7.8％。

实施例7  酸浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将酸浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为40μm的富钴结壳酸浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中内掺质量百分数为5％的酸浸渣，即用酸浸渣等量替代质量百分数为5％的水泥，混凝土试块28天抗压强度较未替代者分别提高2.3％～12.6％，同时混凝土的抗渗性能得到了显著的提高。

实施例8  酸浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将酸浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为60μm的富钴结壳酸浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中内掺质量百分数为8％的酸浸渣，即用酸浸渣等量替代质量百分数为8％的水泥，混凝土试块28天抗压强度较未替代者分别提高2.8％～12.9％，同时混凝土的抗渗性能得到了显著的提高。

实施例9  酸浸渣作为混凝土掺合料的应用

先将酸浸渣在105℃烘干至水分低于1％，放入球磨机内磨细，最后制成粉体粒径为80μm的富钴结壳酸浸渣粉末。

性能分析：经检测，水泥混凝土中内掺质量百分数为10％的酸浸渣，即用酸浸渣等量替代质量百分数为10％的水泥，混凝土试块28天抗压强度较未替代者分别提高3.1％～13.2％，同时混凝土的抗渗性能得到了显著的提高。