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，由于这类材料具有这种特殊的网络状聚合结构，因此物理化学性质稳定，具有强度高、耐高温、耐酸碱腐蚀等优异性能，在防火隔热、建筑、重金属固化以及核废料固封等领域具有广泛的应用。
尾矿是我国堆存量最大的一类工业固废，如何有效的对尾矿进行大宗量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，也能够大宗量消耗堆存的尾矿，另外地聚物还能有效的固化尾矿中的重金属，避免对环境造成二次污染，因此利用尾矿制备地聚物具有很大的发展空间。
各类尾矿中包含的物相主要为石英、长石、石榴石等，主要成分为氧化硅以及氧化铝。由于地聚物中的主要成分为硅铝氧化物，并且原料硅铝占比对地聚物性能影响较大，因此不同尾矿制备地聚物从矿物相角度进行分类研究的较少，主要从成分角度进行分析，通常尾矿中Si/Al比在1-3时，可直接用于制备地聚物，而当尾矿中氧化硅含量过大时，可通过添加少量其它原材料（粉煤灰、高炉渣等）用于适量补充铝质来源进行制备地聚物，大量研究表明，通过该方式将各类制备地聚物是可行的。利从制备地聚物工艺来看，主要分为两类：碱性溶液激发方式制备和“直接加水”一体化制备。
1、碱性溶液激发方式制备地聚物
碱性溶液激发方式制备地聚物的原料分为两个部分：一部分为含有氧化硅与氧化铝组分的固体原料，另一部分为碱金属氢氧化物溶液或与硅酸盐混合得到的混合溶液，也被称为碱性激发剂。通过将固体原料与碱性激发剂充分混合搅拌后得到的浆体在一定条件下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最为普遍的一种方式，但由于该方式制备过程中使用的是高浓度的碱性溶液，因此具有较强的腐蚀性，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。
2、“直接加水”一体化制备地聚物
针对碱性溶液激发方式制备地聚物过程中使用强碱性溶液带来问题，研究人员开始采用向地聚物前驱体中直接加水的方式来制备地聚物，这种制备方式与普通硅酸盐水泥的使用方式相似，通过向固体原料中直接加水拌合即可固化。利用“直接加水”一体化方式制备地聚物，无需配置复杂的碱性激发剂溶液，操作过程更加安全、简便。近些年，该制备方式也受到了越来越多人的关注。
利用尾矿以“直接加水”一体化方式制备地聚物的工艺也可以分为两类，一类是将碱性激发剂以固体的形式与尾矿进行混合，从而得到地聚物前驱体，通过向前驱体中直接加水搅拌并养护即可硬化，该制备方式可以避免由于碱性溶液使用而带来的腐蚀性问题。另一种是通过将尾矿与碱性物质进行煅烧后得到活性较强的产物，向该活化产物中加水后，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。
将碱激发剂以固体的形式混入原料，虽然能够达到直接加水进行制备地聚物的目的，但在加水搅拌混合过程中，固体碱性激发剂难以充分溶解，会使地聚物内部形成的凝胶结构分布不均，导致强度偏低，另一方面，地聚物中的碱性激发剂同样易存在残留问题，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，部分研究人员通过利用碱性原料与尾矿进行煅烧的方式以增加尾矿的反应活性，活化后原料直接加水使其在水溶液中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。该方法普遍存在抗压强度偏低的问题，主要原因是矿物中硅铝酸盐的活性在煅烧过程中没有得到有效激活。由于通过该方式制备地聚物的研究起步较晚，目前相关的研究还较少，制备过程中的涉及到的反应机理也并不清晰，虽然制备的地聚物强度偏低，但该方式由于能够避免碱性激发剂的使用，制备过程更为便利，因此通过该方式利用尾矿制备地聚物也在逐渐受到关注。
资料来源：《佟志芳,曾庆钋,王佳兴,等.利用尾矿制备地聚物研究现状及展望[J].有色金属科学与工程:1-12[2021-05-11]》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
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