一种优化镁渣基胶凝材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种优化镁渣基胶凝材料及其制备方法，所述优化镁渣基胶凝材料包括优化镁渣，所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣；所述优化镁渣基胶凝材料的制备方法包括在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的步骤。本发明提供了一种能够完全替代高成本的水泥、大幅降低胶凝材料的成本、为煤化工和炼镁两大支柱行业的固废处置提供了一个新的利用途径的优化镁渣基胶凝材料，解决了镁渣胶凝材料凝结时间长和中前期固结强度低的问题。

说明书

技术领域

本发明属于固废再生利用技术领域，具体涉及一种优化镁渣基胶凝材料及其制备方法。

背景技术

金属镁及其合金作为“21世纪的绿色工程材料”在我国的经济发展中具有重要地位。截止2019年，我国原镁产量96.9万吨，但是我国金属镁的生产主要采用皮江法，每生产1吨镁将产生6～8吨镁渣废弃物，且炙热镁渣在冷却过程中会膨胀粉化，产生大量粉尘，严重污染当地环境。现已有专利中均使用上述未改性镁渣，普遍存在镁渣活性激发工艺复杂、运输成本高等问题。虽然中国专利CN103011472通过优化镁渣解决了其粉化问题，但是如何资源化利用亟待解决。

现有技术中，对镁渣的处置方式仍以填埋为主，一般是利用天然沟壑，做防渗处理后建造成渣场，进行填埋，填埋后表面覆垦；大量占用土地，存在严重污染大气、水源和地表生态的隐患，同时大量的镁渣被填埋，造成了资源的极大浪费。

水泥是当今世界技术发展最成熟、使用量最多的胶凝材料，但是水泥的高成本限制了其在一些低强度要求或低利润率行业中的推广，例如廉价金属矿的充填开采和煤炭充填开采等。为了降低成本，上述行业将粉煤灰、镁渣、煤气化渣、钢渣等工业废渣作为混合材料和掺和料替代部分水泥，但是仍存在成本较高的问题。

镁渣自身含有较高MgO，其掺混到水泥后，会残存较高含量的未水化的自由MgO，即不安定组分，随着时间的推移，自由MgO会逐步水化膨胀，导致固结体出现裂纹，甚至脱落，强度明显降低。

为了降低水泥原料的成本，常常掺入一些废渣作为原料。

中国专利CN101492260A公开了一种镁渣硅酸盐水泥及其制造方法，主要配料为水泥熟料、石膏、镁渣，其缺点是镁渣只能作为掺合料，不能完全脱离水泥熟料。

中国专利CN1715232公开了一种利用炼镁废渣生产水泥熟料的方法，主要配料为石膏、镁渣、石灰石、黏土、铁矿石、无烟煤和萤石，但该专利需要水泥烧制的工艺，能耗大，且存在限制了镁废渣中MgO含量在总重量的6％-10％的缺点，其他原料均不是工业固废。

中国专利CN101417867公开了一种利用镁渣制造硅酸盐镁渣水泥的方法，仍是将镁渣作为掺合料掺入水泥熟料中。

中国专利CN103435281A公开了一种水泥熟料及其制备工艺，主要原料包括石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰和铜矿渣，但该专利同样需要水泥烧制的工艺，能耗大。

中国专利CN102432206A公开了一种化学激发镁渣-矿渣基地质聚合物胶凝材料及其制备方法，该专利利用可提供硅铝酸盐成分的镁渣和矿渣为原料，加入化学激活剂硅酸钠制备胶凝材料。

中国专利CN110318802A公开了一种镁渣胶凝材料及其成型工艺方法，其原料包括水、碳酸氢钠和镁渣，但该专利用于镁渣独立粘结成型，减小材料孔隙率，强度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种能够完全替代高成本的水泥、大幅降低胶凝材料的成本、为煤化工和炼镁两大支柱行业的固废处置提供了一个新的利用途径的优化镁渣基胶凝材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％～80％、粉煤灰15％～30％、激活剂5％～15％。

本发明还公开了一种所述优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤二、按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤201、按比例称量优化镁渣、粉煤灰和激活剂并混合；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；

步骤202、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二之前包括预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤A1、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二之前包括预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、粉煤灰、激活剂的单价分别为a

步骤B22、根据经济指标函数y

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量、粉煤灰的含量、激活剂的含量和天数；输出层的1个节点为预测强度；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

本发明还公开了一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣15％～25％、煤气化渣60％～70％、激活剂5％～15％。

本发明还公开了一种优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量优化镁渣、煤气化渣和激活剂并混合；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；

步骤302、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤A1、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、煤气化渣、激活剂的单价分别为a′

步骤B22、根据经济指标函数y′

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y′

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量、煤气化渣的含量、激活剂的含量和天数；输出层的1个节点为预测强度；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

本发明还公开了一种优化镁渣基胶凝材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣10％～22％、煤气化渣65％～80％、粉煤灰10％～22％。

本发明还公开一种优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和粉煤灰混合形成废渣混合料，并加入激活剂，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

上述的镁-煤渣基新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三中所述将煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰混合，并加入激活剂，研磨成镁-煤渣基新型胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰并混合，形成废渣混合料；所述煤气化粗渣、优化镁渣和粉煤灰的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤302、按比例称量废渣混合料和激活剂并混合；所述废渣混合料和激活剂的重量百分含量为：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；

步骤303、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

上述的镁-煤渣基新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤A1、在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂的含量。

上述的镁-煤渣基新型胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤三之前包括预先设计优优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程，具体为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰、激活剂的单价分别为a″

步骤B22、根据经济指标函数y″

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y″

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为5个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的5个节点分别为优化镁渣的含量、煤气化渣的含量、粉煤灰的含量、激活剂的含量和天数；输出层的1个节点为预测强度；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：所述对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理采用使用改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，所述改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白81％～82.8％，硅铁15％～16.6％，萤石1.25％～2.71％，硼铁合金0.23％～0.29％；所述硼铁合金中各元素的重量百分含量如下：B 16％～20.5％，C 0.5％～1.0％，Si 1.5％～2.5％，Al 0.05％～0.5％，余量为Fe。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：所述使用改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法为：

步骤D1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物压制，得到改性炼镁球团；

步骤D2、将步骤D1中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为5Pa～10Pa，温度为1200℃～1220℃的条件下还原7h～8h，还原结束后开罐取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，得到块状的改性镁渣。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：所述对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理采用使用改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，所述改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：硅铁12％～18％，萤石0.5％～3％，硼酸或硼砂0.3％～3.1％，余量为煅白。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：所述使用改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法为：

步骤E1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物压制，得到改性炼镁球团；

步骤E2、将步骤E2中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为5Pa～20Pa，温度为1150℃～1250℃的条件下还原6h～10h，还原结束后开罐取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，得到块状的改性镁渣。

上述的优化镁渣基胶凝材料，其特征在于：所述激活剂为石膏、元明粉、氢氧化钙、石灰、苏打、小苏打、重钙、硅酸钠、聚合盐、氯化钠和烧碱中的一种或多种的组合；所述石膏为天然石膏、磷石膏、氟石膏或工业脱硫石膏。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程为：

步骤201、筛分：将煤气化粗渣用振动筛筛分出预先确定的满足需求的粒径；

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

上述的优化镁渣基胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤201中所述预先确定满足需求的粒径的具体方法为：

步骤2011、采用多级振动筛对煤气化粗渣按目数进行筛分，筛分为多级；所述煤气化粗渣为煤化工企业生产合成气后产生的煤气化渣原渣；

步骤2012、对不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量进行测定；

步骤2013、以质量为权重，根据公式

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用粉煤灰和优化镁渣之间，煤气化渣和优化镁渣之间，以及粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣之间的相互激发效应，制备了多种新型胶凝材料，解决了单独掺混镁渣引起后期固结体出现裂纹、脱落和强度明显降低的隐患，能够完全替代高成本的水泥，大幅降低胶凝材料的成本。

2、本发明利用粉煤灰和优化镁渣，或者煤气化渣和优化镁渣，或者粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣为主要材料，配合少量激活剂，制备出多种优化镁渣基胶凝材料，该新型胶凝材料制备方法以工业固废为主要材料，利用粉煤灰和优化镁渣之间，煤气化渣和优化镁渣之间，以及粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣之间的相互激发效应，实现类水泥的胶凝作用，消除不安定组分(自由MgO)的影响，可以完全替代水泥；另外，采用的激活剂为无毒无害的常用廉价化学试剂且添加量很少，因此本发明的优化镁渣基胶凝材料成本低廉，替代水泥可以大幅降低成本，同时为煤化工和炼镁两大支柱行业的固废处置提供了一个新的利用途径。

3、本发明利用激活剂诱发粉煤灰和优化镁渣之间，煤气化渣和优化镁渣之间，以及粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣之间的相互激发效应，提高了混合料的水化速度和固结强度，解决了镁渣胶凝材料凝结时间长和中前期固结强度低的问题。

4、利用本发明的新型胶凝材料，实现了粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣三大工业固废的资源化利用，解决了传统填埋方式处理现代煤化工和炼镁行业产生的固废引起的占用土地、污染空气、地下水和地表生态等环境问题。

5、本发明的新型胶凝材料制备方法以粉煤灰、煤气化渣和优化镁渣三大工业固废为主要材料，利用优化镁渣中碱性活性物质含量较高的特性激发粉煤灰中火山灰物质活性，也利用粉煤灰中硅铝酸盐含量较高的特性中和优化镁渣中的碱性物质，形成连锁反应，消除不安定组分(自由MgO)的影响，固结强度高，可以完全替代水泥。

6、本发明的优化镁渣基胶凝材料制备方法实现了现代煤化工和炼镁行业废渣的资源化利用，推动了现代煤化工和炼镁行业的可持续发展；本发明的优化镁渣基胶凝材料成本低廉，可应用于建筑、矿山充填、筑路、陶瓷制作等行业，大幅降低胶凝材料(替代水泥)成本，消除了废渣堆放对环境造成的污染，具有极佳的经济效益和社会效益。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为对比例1产生的镁渣样品的宏观照片；

图2为本发明实施例1产生的镁渣样品的宏观照片；

图3为本发明实施例1和对比例1产生的镁渣样品的XRD衍射图谱；

图4为本发明实施例1获得的镁渣制备的镁渣水泥和对比例1获得的镁渣制备的镁渣水泥的抗压强度值的柱状图；

图5为本发明实施例20中优化镁渣基胶凝材料的制备方法流程图；

图6为本发明实施例34中优化镁渣基胶凝材料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面以实施例1～实施例7说明本发明中产生改性镁渣所采用的改性炼镁球团的配方及产生改性镁渣的方法；以实施例8～实施例19说明本发明中第一种优化镁渣基胶凝材料的配方；以实施例20说明本发明中第一种优化镁渣基胶凝材料的第一种制备方法；以实施例21说明本发明中第一种优化镁渣基胶凝材料的第二种制备方法；以实施例22说明本发明中第一种优化镁渣基胶凝材料的第三种制备方法；以实施例23～实施例33说明本发明中第二种优化镁渣基胶凝材料的配方；以实施例34说明本发明中第二种优化镁渣基胶凝材料的第一种制备方法；以实施例35说明本发明中第二种优化镁渣基胶凝材料的第二种制备方法；以实施例36说明本发明中第二种优化镁渣基胶凝材料的第三种制备方法；以实施例37～实施例47说明本发明中第三种优化镁渣基胶凝材料的配方；以实施例48说明本发明中第三种优化镁渣基胶凝材料的第一种制备方法；以实施例49说明本发明中第三种优化镁渣基胶凝材料的第二种制备方法；以实施例50说明本发明中第三种优化镁渣基胶凝材料的第三种制备方法；

实施例1

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)81％，硅铁(含Si量75％左右)16.5％，萤石(萤石中CaF

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤D1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物加入压球机，经压制得到可稳定镁渣中β-C

步骤D2、将步骤D1中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为8Pa，温度为1210℃的条件下还原7h，还原结束后开罐取出钾钠捕集器和镁结晶器，从镁结晶器中取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，所扒出的镁渣在镁渣斗中冷却至室温就得到进行活性保持和稳定性保持处理后的块状的改性镁渣；打开还原罐盖后空气就进入罐内，经过还原的球团中存在许多微孔，空气中的氧可立即通过微孔进入球团在1000℃左右的高温下将硼铁中的硼元素氧化成B

对比例1

本对比例采用传统的皮江法炼镁球团，球团中各原料的重量百分比如下：锻白(CaO/MgO的摩尔比接近1)81％，硅铁(含Si量75％左右)16.5％，萤石(萤石中CaF

对扒出的镁渣在冷却到室温后进行观察，对比例1的镁渣大部分粉化，如图1所示。而实施例1的镁渣为块状，多数镁渣的尺寸与球团炼镁前的尺寸相近，见图2。取实施例1和对比例1两组球团冶炼产生的镁渣样品进行XRD分析，结果见图3。从图3(b)PMS图谱中可以看出，对比例1产生的镁渣中的主要矿物相为γ-C

按照GB75-2007中的标准方法分别测量采用本发明实施例1获得的镁渣制备的镁渣水泥和对比例1获得的镁渣制备的镁渣水泥的安定性和不同龄期的抗压强度值，镁渣水泥中水泥与镁渣的重量百分比为水泥65％，镁渣35％。使用试饼法进行的两种镁渣水泥的安定性实验都获得了合格的结果。抗压强度实验的结果见图4，图中显示2组镁渣水泥3天的抗压强度值基本相同，实施例1镁渣水泥28～90天的抗压强度都高于对比例1的镁渣水泥，尤其是60和90天两个龄期，实施例1镁渣水泥的抗压强度值都比对比例1镁渣水泥的抗压强度值有较大幅度的提高，证实了添加硼铁的炼镁球团可以生产出活性高的改性镁渣作为优质掺合料，用于制备优化镁渣基胶凝材料。

实施例2

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)81.2％，硅铁(含Si量75％左右)16.6％，萤石(萤石中CaF

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤D1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物加入压球机，经压制得到可稳定镁渣中β-C

步骤D2、将步骤D1中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为10Pa，温度为1200℃的条件下还原8h，还原结束后开罐取出钾钠捕集器和镁结晶器，从镁结晶器中取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，所扒出的镁渣在镁渣斗中冷却至室温就得到进行活性保持和稳定性保持处理后的块状的改性镁渣；打开还原罐盖后空气就进入罐内，经过还原的球团中存在许多微孔，空气中的氧可立即通过微孔进入球团在1000℃左右的高温下将硼铁中的硼元素氧化成B

对比例2

本对比例采用的炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)81.2％，硅铁(含Si量75％左右)16.6％，萤石(萤石中CaF

实施例3

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)82％，硅铁(含Si量75％左右)15％，萤石(萤石中CaF

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤D1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物加入压球机，经压制得到可稳定镁渣中β-C

步骤D2、将步骤D1中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为9Pa，温度为1215℃的条件下还原7.5h，还原结束后开罐取出钾钠捕集器和镁结晶器，从镁结晶器中取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，所扒出的镁渣在镁渣斗中冷却至室温就得到进行活性保持和稳定性保持处理后的块状的改性镁渣；打开还原罐盖后空气就进入罐内，经过还原的球团中存在许多微孔，空气中的氧可立即通过微孔进入球团在1000℃左右的高温下将硼铁中的硼元素氧化成B

对比例3

本对比例采用的炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)82％，硅铁(含Si量75％左右)15％，萤石(萤石中CaF

实施例4

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：煅白(CaO/MgO的摩尔比接近1)82.8％，硅铁(含Si量75％左右)15.72％，萤石(萤石中CaF

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤D1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物加入压球机，经压制得到可稳定镁渣中β-C

步骤D2、将步骤D1中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为5Pa，温度为1220℃的条件下还原7.9h，还原结束后开罐取出钾钠捕集器和镁结晶器，从镁结晶器中取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，所扒出的镁渣在镁渣斗中冷却至室温就得到进行活性保持和稳定性保持处理后的块状的改性镁渣；打开还原罐盖后空气就进入罐内，经过还原的球团中存在许多微孔，空气中的氧可立即通过微孔进入球团在1000℃左右的高温下将硼铁中的硼元素氧化成B

测量的本发明实施例1-3的可稳定镁渣中β-C

表1 料镁比和镁渣样品中MgO的分析值(％)

从表中可以看出，3个实施例改性炼镁球团炼镁的料镁比(5.92～6.12)都低于对比例球团炼镁后所得的料镁比(6.23～6.31)。实施例1-3的球团炼镁排出镁渣样品中的氧化镁含量(5.21％～5.92％)也比较低。这些参数的对比说明了硼铁作为炼镁球团的添加剂与其它含对皮江法镁冶炼有害的杂质Na

实施例5

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：锻白(CaO/MgO的摩尔比接近1)84.7％，硅铁(含Si量75％左右)12％，萤石(萤石中CaF2含量不低于95％)3％，硼酸或硼砂0.3％。

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤E1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物压制，得到改性炼镁球团；

步骤E2、将步骤E2中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为12.5Pa，温度为1200℃的条件下还原8h，还原结束后开罐取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，得到块状的改性镁渣。

实施例6

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：锻白(CaO/MgO的摩尔比接近1)78.4％，硅铁(含Si量75％左右)18％，萤石(萤石中CaF2含量不低于95％)0.5％，硼酸或硼砂3.1％。

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤E1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物压制，得到改性炼镁球团；

步骤E2、将步骤E2中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为5Pa，温度为1150℃的条件下还原10h，还原结束后开罐取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，得到块状的改性镁渣。

实施例7

本实施例的改性炼镁球团中各原料的重量百分比如下：锻白(CaO/MgO的摩尔比接近1)81.55％，硅铁(含Si量75％左右)15％，萤石(萤石中CaF2含量不低于95％)1.75％，硼酸或硼砂1.7％。

采用本实施例的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生改性镁渣的方法，包括以下步骤：

步骤E1、按照改性炼镁球团中各原料的重量百分比，将原料送入磨机内混匀细磨，然后通过100目筛，将筛下物压制，得到改性炼镁球团；

步骤E2、将步骤E2中所述改性炼镁球团装入还原罐内，在真空度为20Pa，温度为1250℃的条件下还原6h，还原结束后开罐取出粗镁锭，并扒出还原罐内的镁渣，得到块状的改性镁渣。

实施例8

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣90％、粉煤灰10％、激活剂0％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

改性镁渣中一般残留5％或更高的自由MgO，由于改性镁渣中自由MgO的水化缓慢，如果不经处理就直接用作制备优化镁渣基胶凝材料，构筑形成胶结充填体或混凝土构件后，随着MgO的缓慢水化，生成Mg(OH)

本实施例中，所述激活剂为石膏，所述石膏为天然石膏、磷石膏、氟石膏或工业脱硫石膏。

实施例9

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣70％、粉煤灰20％、激活剂10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为元明粉(芒硝)。

实施例10

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％、粉煤灰30％、激活剂20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氢氧化钙。

实施例11

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣55％、粉煤灰40％、激活剂5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为石灰。

实施例12

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣60％、粉煤灰25％、激活剂15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为苏打。

实施例13

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣80％、粉煤灰15％、激活剂5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为小苏打。

实施例14

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣72.5％、粉煤灰17.5％、激活剂10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为重钙。

实施例15

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％、粉煤灰20％、激活剂15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为硅酸钠。

实施例16

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％、粉煤灰30％、激活剂5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为聚合盐。

实施例17

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％、粉煤灰22.5％、激活剂12.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为聚合盐。

实施例18

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣65％、粉煤灰22.5％、激活剂12.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氯化钠。

实施例19

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣75％、粉煤灰25％、激活剂10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为烧碱。

以上的实施例8～实施例19中，所述激活剂还可以采用石膏、元明粉(芒硝)、氢氧化钙、石灰、苏打、小苏打、重钙、硅酸钠、聚合盐、氯化钠和烧碱中任意两种或两种以上的组合。

具体实施时，构成优化镁渣基胶凝材料的各组分的比例可以根据成本、流动性、强度、环境等进行调节。

为了验证实施例8～实施例19中优化镁渣基胶凝材料的性能，按照各个实施例中的配料制备了标准试样，配方组成见表2；

表2 实施例8～实施例19中优化镁渣基胶凝材料的配方表

按标准养护箱内养护至28天(养护温度为20℃，湿度为95％)，按照《水泥砂浆强度检验方法》GB/T17671-1999规定的相关方法对优化镁渣基胶凝材料进行抗压强度测试，得到表3；

表3 实施例8～实施例19中优化镁渣基胶凝材料的性能测试结果表

实施例20

如图5所示，一种实施例8～实施例19中任意一种优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

步骤二中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤201、按比例称量优化镁渣、粉煤灰和激活剂并混合；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％(具体为实施例8～实施例19中任意一种优化镁渣基胶凝材料的配方)；

步骤202、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

实施例21

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤A1、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，是在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量。

步骤二中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤201、按比例称量优化镁渣、粉煤灰和激活剂并混合；

步骤202、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量(50％～90％)、粉煤灰的含量(10％～40％)、激活剂的含量(0～20％)和天数(3天、7天、14天、28天、56天、90天、120天)；输出层的1个节点为预测强度；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

具体实施时，所述样本数据的数量为200～1000组；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

即将天数映射0～1之间，具体实施时，天数分别为3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，将3天映射为0，将120天映射为1；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

伪代码如下：

在伪代码中所求出的

实施例22

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣50％～90％、粉煤灰10％～40％、激活剂0％～20％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程与实施例21相同。

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、粉煤灰和激活剂，是在优化镁渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、粉煤灰、激活剂的单价分别为a

步骤B22、根据经济指标函数y

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y

步骤二中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、粉煤灰和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤201、按比例称量优化镁渣、粉煤灰和激活剂并混合；

步骤202、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

实施例23

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％、煤气化渣80％、激活剂15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

改性镁渣中一般残留5％或更高的自由MgO，由于改性镁渣中自由MgO的水化缓慢，如果不经处理就直接用作制备优化镁渣基胶凝材料，构筑形成胶结充填体或混凝土构件后，随着MgO的缓慢水化，生成Mg(OH)

本实施例中，所述激活剂为石膏。

实施例24

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣30％、煤气化渣50％、激活剂20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为元明粉(芒硝)。

实施例25

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣17.5％、煤气化渣65.5％、激活剂7％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氢氧化钙。

实施例26

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣20％、煤气化渣80％、激活剂0％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为石灰。

实施例27

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣12.5％、煤气化渣67.5％、激活剂10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为苏打。

实施例28

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣15％、煤气化渣70％、激活剂15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为小苏打。

实施例29

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣25％、煤气化渣60％、激活剂15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为重钙。

实施例30

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣25％、煤气化渣62.5％、激活剂12.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为硅酸钠。

实施例31

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣20％、煤气化渣65.5％、激活剂14.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为聚合盐。

实施例32

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣25％、煤气化渣70％、激活剂5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氯化钠。

实施例33

本实施例的优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣22％、煤气化渣68％、激活剂10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为烧碱。

以上的实施例23～实施例33中，所述激活剂还可以采用石膏、元明粉(芒硝)、氢氧化钙、石灰、苏打、小苏打、重钙、硅酸钠、聚合盐、氯化钠和烧碱中任意两种或两种以上的组合。

具体实施时，构成优化镁渣基胶凝材料的各组分的比例可以根据成本、流动性、强度、环境等进行调节。

为了验证实施例23～实施例33中优化镁渣基胶凝材料的性能，按照各个实施例中的配料制备了标准试样，配方组成见表4；

表4 实施例23～实施例33中优化镁渣基胶凝材料的配方表

按标准养护箱内养护至28天(养护温度为20℃，湿度为95％)，按照《水泥砂浆强度检验方法》GB/T17671-1999规定的相关方法对优化镁渣基胶凝材料进行抗压强度测试，得到表5；

表5 实施例23～实施例33中优化镁渣基胶凝材料的性能测试结果表

实施例34

如图6所示，一种实施例23～实施例33中任意一种优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程为：

步骤201、筛分：将煤气化粗渣用振动筛筛分出预先确定的满足需求的粒径；

本实施例中，步骤201中所述预先确定满足需求的粒径的具体方法为：

步骤2011、采用多级振动筛对煤气化粗渣按目数进行筛分，筛分为多级；所述煤气化粗渣为煤化工企业生产合成气后产生的煤气化渣原渣；

本实施例中，是采用多级振动筛对煤气化粗渣按目数进行筛分，筛分为10级，10级分别为小于8目，8目～10目，10目～14目，14目～18目，18目～24目，24目～35目，35目～50目，50目～120目，120目～200目，大于200目；

步骤2012、对不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量进行测定；

本实施例中，以样品总量1000g计，小于8目煤气化粗渣的质量为m1(m1＝253.1g)，含碳量为w1(w1＝0.37％)；8目-10目煤气化粗渣的质量为m2(m2＝39.6g)，含碳量为w2(w2＝0.81％)；10目-14目煤气化粗渣的质量为m3(m3＝82.5g)，含碳量为w3(w3＝2.18％)；14目-18目煤气化粗渣的质量为m4(m4＝46.8g)，含碳量为w4(w4＝6.25％)，18目-24目煤气化粗渣的质量为m5(m5＝96.4g)，含碳量为w5(w5＝12.88％)；24目-35目煤气化粗渣的质量为m6(m6＝147.4g)，含碳量为w6(w6＝26.49％)，35目-50目煤气化粗渣的质量为m7(m7＝164.2g)，含碳量为w7(w7＝24.48％)；50目-120目煤气化粗渣的质量为m8(m8＝113.9g)，含碳量为w8(w8＝34.46％)，120目-200目煤气化粗渣的质量为m9(m9＝34.3g)，含碳量为w9(w9＝17.55％)；大于200目煤气化粗渣的质量为m10(m10＝21.8g)，含碳量为w10(w10＝20.68％)；不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量测定结果如表6所示；

表6 不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量测定结果表

步骤2013、以质量为权重，根据公式

本实施例中，确定出的满足含碳量要求的煤气化粗渣粒径范围为目数小于24目(-24目煤气化渣含碳量为3.54％，-35目煤气化渣含碳量为8.63％)。

具体计算过程如下：

-24目煤气化渣含碳量：

-35目煤气化渣含碳量：

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

本实施例中，步骤三中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量优化镁渣、煤气化渣和激活剂并混合；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％(具体为实施例23～实施例33中任意一种优化镁渣基胶凝材料的配方)；

步骤302、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

实施例35

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程与实施例34相同。

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤A1、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，是在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣和激活剂的含量。

本实施例中，步骤三中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量优化镁渣、煤气化渣和激活剂并混合；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％(具体为实施例23～实施例33中任意一种优化镁渣基胶凝材料的配方)；

步骤302、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为4个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的4个节点分别为优化镁渣的含量(5％～30％)、煤气化渣的含量(50％～80％)、激活剂的含量(0～20％)和天数(3天、7天、14天、28天、56天、90天、120天)；输出层的1个节点为预测强度；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

具体实施时，所述样本数据的数量为200～1000组；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

即将天数映射0～1之间，具体实施时，天数分别为3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，将3天映射为0，将120天映射为1；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

伪代码如下：

在伪代码中所求出的

实施例36

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程与实施例34相同。

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程与实施例21相同。

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣和激活剂，是在优化镁渣、煤气化渣和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、煤气化渣、激活剂的单价分别为a′

步骤B22、根据经济指标函数y′

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y′

本实施例中，步骤三中所述按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量优化镁渣、煤气化渣和激活剂并混合；所述优化镁渣、煤气化渣和激活剂的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣50％～80％、激活剂0％～20％(具体为实施例23～实施例33中任意一种优化镁渣基胶凝材料的配方)；

步骤302、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

实施例37

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％，激活剂15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％、煤气化渣90％、粉煤灰5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

改性镁渣中一般残留5％或更高的自由MgO，由于改性镁渣中自由MgO的水化缓慢，如果不经处理就直接用作制备优化镁渣基胶凝材料，构筑形成胶结充填体或混凝土构件后，随着MgO的缓慢水化，生成Mg(OH)

本实施例中，所述激活剂为石膏，所述石膏为天然石膏、磷石膏、氟石膏或工业脱硫石膏。

实施例38

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料100％，激活剂0％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣30％、煤气化渣60％、粉煤灰10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为元明粉(芒硝)。

实施例39

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料92.5％，激活剂7.5％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣17.5％、煤气化渣75.5％、粉煤灰7％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氢氧化钙。

实施例40

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料87％，激活剂13％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣7％、煤气化渣63％、粉煤灰30％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为石灰。

实施例41

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料88.5％，激活剂11.5％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣12.5％、煤气化渣70％、粉煤灰17.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为苏打。

实施例42

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料90％，激活剂10％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣13％、煤气化渣65％、粉煤灰22％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为小苏打。

实施例43

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料97％，激活剂3％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣22％、煤气化渣68％、粉煤灰10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为重钙。

实施例44

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料95％，激活剂5％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣16％、煤气化渣72.5％、粉煤灰11.5％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为硅酸钠。

实施例45

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料91％，激活剂9％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣10％、煤气化渣80％、粉煤灰10％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为聚合盐。

实施例46

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料88％，激活剂12％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣19％、煤气化渣65％、粉煤灰16％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为氯化钠。

实施例47

本实施例的镁-煤渣基新型胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料88％，激活剂12％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣18％、煤气化渣67％、粉煤灰15％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为使用实施例1～实施例7中任一实施例中的改性炼镁球团炼制粗镁锭而产生的改性镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

本实施例中，所述激活剂为烧碱。

以上的实施例37～实施例47中，所述激活剂还可以采用石膏、元明粉(芒硝)、氢氧化钙、石灰、苏打、小苏打、重钙、硅酸钠、聚合盐、氯化钠和烧碱中任意两种或两种以上的组合。

具体实施时，构成优化镁渣基胶凝材料的各组分的比例可以根据成本、流动性、强度、环境等进行调节。

为了验证实施例37～实施例47中优化镁渣基胶凝材料的性能，按照各个实施例中的配料制备了标准试样，按标准养护箱内养护至120天(养护温度为20℃，湿度为95％)，按照《水泥砂浆强度检验方法》GB/T17671-1999规定的相关方法对优化镁渣基胶凝材料进行抗压强度测试，得到表7；

表7 实施例37～实施例47中优化镁渣基胶凝材料的性能测试结果表

实施例48

如图6所示，一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程为：

步骤201、筛分：将煤气化粗渣用振动筛筛分出预先确定的满足需求的粒径；

本实施例中，步骤201中所述预先确定满足需求的粒径的具体方法为：

步骤2011、采用多级振动筛对煤气化粗渣按目数进行筛分，筛分为多级；所述煤气化粗渣为煤化工企业生产合成气后产生的煤气化渣原渣；

本实施例中，是采用多级振动筛对煤气化粗渣按目数进行筛分，筛分为10级，10级分别为小于8目，8目～10目，10目～14目，14目～18目，18目～24目，24目～35目，35目～50目，50目～120目，120目～200目，大于200目；

步骤2012、对不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量进行测定；

本实施例中，以样品总量1000g计，小于8目煤气化粗渣的质量为m1(m1＝253.1g)，含碳量为w1(w1＝0.37％)；8目-10目煤气化粗渣的质量为m2(m2＝39.6g)，含碳量为w2(w2＝0.81％)；10目-14目煤气化粗渣的质量为m3(m3＝82.5g)，含碳量为w3(w3＝2.18％)；14目-18目煤气化粗渣的质量为m4(m4＝46.8g)，含碳量为w4(w4＝6.25％)，18目-24目煤气化粗渣的质量为m5(m5＝96.4g)，含碳量为w5(w5＝12.88％)；24目-35目煤气化粗渣的质量为m6(m6＝147.4g)，含碳量为w6(w6＝26.49％)，35目-50目煤气化粗渣的质量为m7(m7＝164.2g)，含碳量为w7(w7＝24.48％)；50目-120目煤气化粗渣的质量为m8(m8＝113.9g)，含碳量为w8(w8＝34.46％)，120目-200目煤气化粗渣的质量为m9(m9＝34.3g)，含碳量为w9(w9＝17.55％)；大于200目煤气化粗渣的质量为m10(m10＝21.8g)，含碳量为w10(w10＝20.68％)；不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量测定结果如表6所示；

表6 不同粒径范围的煤气化粗渣的质量和含碳量测定结果表

步骤2013、以质量为权重，根据公式

本实施例中，确定出的满足含碳量要求的煤气化粗渣粒径范围为目数小于24目(-24目煤气化渣含碳量为3.54％，-35目煤气化渣含碳量为8.63％)。

具体计算过程如下：

-24目煤气化渣含碳量：

-35目煤气化渣含碳量：

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和激活剂混合，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和粉煤灰混合形成废渣混合料，并加入激活剂，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

本实施例中，步骤三中所述将煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰混合，并加入激活剂，研磨成镁-煤渣基新型胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰并混合，形成废渣混合料；所述煤气化粗渣、优化镁渣和粉煤灰的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

具体实施时，比例可以根据成本、流动性、强度、环境进行调节；

步骤302、按比例称量废渣混合料和激活剂并混合；所述废渣混合料和激活剂的重量百分含量为：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；

步骤303、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

本实施例中，所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

实施例49

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程与实施例48相同。

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和粉煤灰混合形成废渣混合料，并加入激活剂，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤A1、在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤A2、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，是在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

步骤A3、选取28天的最高强度对应的配比为最优配比，将最优配比确定为优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂的含量。

本实施例中，步骤三中所述将煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰混合，并加入激活剂，研磨成镁-煤渣基新型胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰并混合，形成废渣混合料；所述煤气化粗渣、优化镁渣和粉煤灰的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

具体实施时，比例可以根据成本、流动性、强度、环境进行调节；

步骤302、按比例称量废渣混合料和激活剂并混合；所述废渣混合料和激活剂的重量百分含量为：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；

步骤303、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程为：

步骤C1、建立四层Tensorflow网络，输入层为5个节点，中间两层且每层各5个节点，输出层为1个节点；其中，输入层的5个节点分别为优化镁渣的含量、煤气化渣的含量、粉煤灰的含量、激活剂的含量和天数(3天、7天、14天、28天、56天、90天、120天)；输出层的1个节点为预测强度；

具体实施时，所述优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂的含量按照以下重量百分含量：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤C2、获取多组实验获得的不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂在不同天数下的强度，作为样本数据；

具体实施时，所述样本数据的数量为200～1000组；

步骤C3、对样本数据中的天数进行归一化处理；

即将天数映射0～1之间，具体实施时，天数分别为3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，将3天映射为0，将120天映射为1；

步骤C4、采用归一化处理后的样本数据，对步骤C1中建立的Tensorflow网络进行训练，多次迭代，得到训练好的最优配比选取Tensorflow网络。

实施例50

一种优化镁渣基胶凝材料，包括以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；所述优化镁渣为将改性镁渣进行自然陈化或热浇处理后的镁渣，所述改性镁渣为对皮江法炼镁产生的镁渣进行活性保持和稳定性保持处理后的镁渣。

一种该优化镁渣基胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在镁冶炼厂获得改性镁渣并放置于渣场自然陈化或热浇处理，得到优化镁渣原料；对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料；

本实施例中，步骤一中所述对优化镁渣原料进行粗碎和细碎的预处理，得到优化镁渣料的具体过程为：

步骤101、粗碎：采用颚式破碎机对优化镁渣原料中的块状优化镁渣进行粗碎；

步骤102、细碎：采用对辊式破碎机对粗碎后的优化镁渣进行细碎，得到优化镁渣料。

具体实施时，破碎机的选取不限于以上两种，要考虑原料粒径、强度、可磨指数、湿度、粘度等因素来选择适合的破碎机。

步骤二、对煤气化粗渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料；

本实施例中，步骤二中所述对煤气化渣进行筛分、粗碎和细碎的预处理，得到煤气化渣料的具体过程与实施例48相同。

步骤202、粗碎：采用颚式破碎机对筛分后的煤气化渣进行粗碎；

步骤203、细碎：采用对辊式破碎机对筛分后的煤气化渣进行细碎。

步骤三、按照预先设计的含量，将优化镁渣、煤气化渣和粉煤灰混合形成废渣混合料，并加入激活剂，研磨成优化镁渣基胶凝材料。

其中，预先设计优化镁渣、粉煤灰和激活剂的含量的过程为：

步骤B1、获取优化镁渣基胶凝材料的预测强度参数，具体过程为：

步骤B11、在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，选取不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂；所述优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围是以下重量百分含量的原料：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；所述废渣混合料包括以下重量百分含量的原料：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

步骤B12、将不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，结合不同天数，输入预先训练好的最优配比选取Tensorflow网络中，得到优化镁渣基胶凝材料的预测强度；

其中，所述最优配比选取Tensorflow网络的训练过程与实施例21相同。

具体实施时，所述不同天数包括3天、7天、14天、28天、56天、90天和120天，所述不同重量百分含量的优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂，是在优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰和激活剂优选配方范围内，每次步长为0.01，循环改变所有可能的情况。

伪代码如下：

在伪代码中所求出的

步骤B13、根据公式

步骤B2、获取优化镁渣基胶凝材料的经济指标参数，具体过程为：

步骤B21、设优化镁渣、煤气化渣、粉煤灰、激活剂的单价分别为a″

步骤B22、根据经济指标函数y″

步骤B23、根据公式

步骤B3、根据归一化处理后的强度值y″

本实施例中，步骤三中所述将煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰混合，并加入激活剂，研磨成镁-煤渣基新型胶凝材料的具体过程为：

步骤301、按比例称量煤气化渣、优化镁渣和粉煤灰并混合，形成废渣混合料；所述煤气化粗渣、优化镁渣和粉煤灰的重量百分含量为：优化镁渣5％～30％、煤气化渣60％～90％、粉煤灰5％～30％；

具体实施时，比例可以根据成本、流动性、强度、环境进行调节；

步骤302、按比例称量废渣混合料和激活剂并混合；所述废渣混合料和激活剂的重量百分含量为：废渣混合料85％～100％，激活剂0％～15％；

步骤303、将混合料倒入球磨机中进行研磨，得到优化镁渣基胶凝材料。

所述将混合料倒入球磨机中进行研磨时，研磨到粒径小于40μm，比表面积的范围为300m

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。