埃尔派知识课堂：尾矿制备地聚物技术工艺有哪些特点

地聚物是一类由硅氧四面体与铝氧四面体形成的具有三维网络状无机聚合结构的胶凝材料，这类材料强度高、耐高温、耐酸碱腐蚀、物理化学性质稳定，被广泛用于建筑、防火隔热、重金属固化以及核废料固封等领域。

各类尾矿的主要成分为氧化硅和氧化铝，原料硅铝占比对地聚物的性能影响较大。当尾矿中硅/铝占比在1:3时，可直接用于制备地聚物，当尾矿中氧化硅含量过大时，可通过添加少量其它原材料补充铝质来源制备地聚物。

从制备地聚物的工艺来看，可分为碱性溶液激发方式和“直接加水”一体化制备两类。

碱性溶液激发方式

碱性溶液激发方式制备地聚物的原料分为两个部分，一部分是含有氧化硅与氧化铝组分的固体原料，另一部分是碱金属氢氧化物溶液或与硅酸盐混合得到的混合溶液，也称为碱性激发剂。将固体原料与碱性激发剂充分混合搅拌后得到的浆体置于一定条件下进行养护，即可制得地聚物。

采用碱性溶液激发方式制备地聚物是目前应用最普遍的一种方式，但该方法使用的高浓度碱性溶液具有较强的腐蚀性，并且碱性激发剂的残留会使地聚物在后期使用过程中出现泛碱问题。

“直接加水”一体化制备方式

通过向地聚物前驱体中直接加水拌合固化来制备地聚物的方法与普通硅酸盐水泥的使用方式相似，其无需配置复杂的碱性激发剂溶液，操作过程也更加安全简便。

以“直接加水”一体化方式制备地聚物的工艺可分为两类。一类是将碱性激发剂以固体的形式与尾矿混合，得到地聚物前驱体，通过向前驱体中加水搅拌并养护即可硬化，该方法可避免碱性溶液的腐蚀性问题。另一类是将尾矿与碱性物质煅烧后得到活性较强的产物，向活化产物中加水，活化产物中的活性成分会直接参与水化反应，从而固化得到地聚物。

将碱性激发剂以固体的形式混入原料中虽然能够达到直接加水制备地聚物的目的，但在加水搅拌混合的过程中，固体碱性激发剂难以充分溶解，使地聚物内部形成的凝胶结构分布不均，导致强度偏低。而地聚物中的碱性激发剂同样存在残留问题，使地聚物后期出现泛霜现象。

在以“直接加水”一体化方式制备地聚物的研究中，通过煅烧碱性原料和尾矿的方式可增加尾矿的反应活性，活化后的原料直接加水发生水化反应形成地聚物凝胶结构，无需再加入碱性激发剂。但矿物中硅铝酸盐的活性在煅烧过程中没有得到有效激活，该方法制备的地聚物抗压强度偏低，不过制备过程更为便利。

尾矿是我国堆存量最大的一类工业固废，如何对尾矿进行有效利用是众多科技工作者关心的问题，将尾矿用于制备地聚物在实现尾矿高值化利用的同时也能消耗堆存。此外，地聚物可有效固化尾矿中的重金属，避免对环境造成二次污染，利用尾矿制备地聚物具有很大的发展空间。

来源：粉体技术网