專利名稱：一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源綜合利用領(lǐng)域，涉及一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著中國冶金工業(yè)的迅猛發(fā)展，尾礦和廢石的排放量逐年增加。中國尾礦累積堆存120 億t以上，年產(chǎn)出量達(dá)到15億t，占全世界尾礦產(chǎn)出量的50%以上，而尾礦的綜合利用率只有16%。露天開采的礦山剝采比一般為3:1，因此每年的廢石產(chǎn)生量是尾礦的3-5倍。絕大多數(shù)尾礦和廢石尚未被綜合利用。大量堆存的尾礦和廢石不僅占用土地、浪費(fèi)資源，污染環(huán)境，而且具有嚴(yán)重的安全隱患。而我國每年都在消耗100億噸以上的天然砂石來生產(chǎn)各種混凝土。因此發(fā)展用更多尾礦、廢石代替天然砂石生產(chǎn)混凝土并創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的新技術(shù)越來越受到重視。夏根華等發(fā)明了一種工業(yè)尾礦硅酸鹽水泥(專利公開號(hào)CN 1616372)，該發(fā)明將經(jīng)過處理的鈣鎂質(zhì)尾礦與水泥熟料、石膏進(jìn)行混合、粉磨制備成硅酸鹽水泥。仍然屬于傳統(tǒng)高鈣體系硅酸鹽水泥的一種制造方法。河北中科環(huán)保有限公司發(fā)明了金屬尾礦(矽卡巖尾礦)生產(chǎn)水泥或水泥制品的方法(專利公開號(hào)CN 1621378)。是一種在水泥中加入1(T35%的金屬尾礦(矽卡巖尾礦)作為混合材，生產(chǎn)水泥及部分代替水泥生產(chǎn)制品的方法，但仍延續(xù)了傳統(tǒng)高鈣體系水泥的基本制造工藝。北京藍(lán)資凝石科技有限公司等發(fā)明的一種預(yù)處理的尾礦、以該預(yù)處理的尾礦為主要原料制備的凝石膠凝材料及其制備方法(專利公開號(hào)CN1887764)。該發(fā)明能夠大比例使用尾礦(可達(dá)70%以上)，少摻(30%以下)或不摻水泥熟料，其采用熱液蝕變的原理先對尾礦進(jìn)行預(yù)處理。張衛(wèi)黨發(fā)明了一種高性能水泥與高性能混凝土及其制造方法(專利公開號(hào)CN 1896024)。該高性能水泥是由工業(yè)廢渣(包括水淬高爐礦渣、鋼渣、爐渣等)、激活劑、功能調(diào)節(jié)劑和性能調(diào)節(jié)劑制備而成。該發(fā)明只是利用了少量的工業(yè)廢渣，其技術(shù)路線仍然沿用了傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的技術(shù)路線。發(fā)明專利CN1065851《采用鐵尾礦和高鈣粉煤灰渣生產(chǎn)砌筑水泥的方法》和發(fā)明專利CNlO 1671146A《鐵尾礦混凝土》能夠利用固體廢棄物制備出水泥或者混凝土，降低水泥和天然砂石的用量。但是以上專利均沒有涉及同時(shí)利用采礦廢石、選礦尾礦和粉煤灰、脫硫石膏、礦渣等多種固體廢棄物，并充分利用多重粒級(jí)優(yōu)化和不同固體廢棄物之間的相互激發(fā)、相互補(bǔ)償、相互協(xié)同來進(jìn)一步提高混凝土的性能、提高固廢利用率、降低成本和減排co2。不能在常溫制備出抗壓強(qiáng)度超過SOMPa的高強(qiáng)混凝土預(yù)制件，因此其產(chǎn)品附加值低，不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，也就無法解決尾礦集中產(chǎn)出量大，綜合利用受到限制的難題。發(fā)明專利CN101182141A《一種利用鐵尾礦制備高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料的方法》公開了一種以鐵尾礦為主要原料制備膠凝材料和以鐵尾礦為細(xì)骨料制備細(xì)骨料混凝土高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料的方法。其特征在于對鐵尾礦進(jìn)行超細(xì)粉磨使其比表面積達(dá)到700m2/kg以上，再加入一定量的高爐水淬礦渣粉共同替代部分水泥作為膠凝材料，再將此種含有超細(xì)鐵尾礦粉的膠凝材料與粗粒鐵尾礦按一定比例配制成細(xì)骨料混凝土，通過高溫蒸養(yǎng)或蒸壓養(yǎng)護(hù)得到抗壓強(qiáng)度達(dá)到IOOMPa以上的高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。該技術(shù)雖然能夠消納鐵尾礦和節(jié)約天然砂石資源，但是工藝流程中需要蒸汽常壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)，也造成了生產(chǎn)條件要求苛刻，基建和維護(hù)成本過高。因此利用該專利中的高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料代替目前大量應(yīng)用的C60-C80混凝土構(gòu)件在生產(chǎn)成本上不具競爭力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用采礦廢石、選礦尾礦、粉煤灰、脫硫石膏、礦渣和少量水泥熟料制備抗壓強(qiáng)度超過70MPa的高強(qiáng)混凝土預(yù)制件，以實(shí)現(xiàn)大比例消納采礦廢石、選礦尾礦、粉煤灰、脫硫石膏等固體廢棄物，降低能源消耗和降低CO2排放的目的。—種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法。具體步驟如下
I、采用梯級(jí)混磨工藝，即前一階段粉磨的出料作為后一階段粉磨的部分原料即首 先將高爐水淬礦渣磨細(xì)至比表面積300m2/kg 400m2/kg，然后將此種磨細(xì)后的高爐水淬礦渣與水泥熟料、脫硫石膏混合在一起，其中三種物料質(zhì)量百分比為磨細(xì)高爐水淬礦渣粉35% 50%、水泥熟料35% 45%、脫硫石膏10% 20%，最后將混合好的三種物料磨至比表面600m2/kg 700m2/kg，得到膠凝材料I。2、將質(zhì)量百分比為55% 65%的膠凝材料I與35% 45%的I級(jí)粉煤灰混合，得到制備含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的用膠凝材料2。3、將質(zhì)量百分比為25% 35%的膠凝材料2與20% 30%作為細(xì)骨料的選礦尾礦及35%-55%作為混凝土粗骨料的采礦廢石混合，得到含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土干基混合料。然后外加占股凝材料2干基質(zhì)量0. 3% I. 4%的聞效減水劑和占I父凝材料2干基質(zhì)量21% 35%的水，攪拌均勻后澆注到模具中振動(dòng)成型，經(jīng)常溫濕養(yǎng)護(hù)或標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后得到一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土預(yù)制件。4、所述一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的配料組成質(zhì)量百分比為采礦廢石35%-55%，選礦尾礦20% 30%，粉煤灰8% 16%，礦渣6. 4% 10%，水泥熟料5. 3% 10%，脫硫石膏2. 2% 3%。然后外加占膠凝材料2干基質(zhì)量0. 3% I. 4%的高效減水劑和占膠凝材料2干基質(zhì)量21% 35%的水。制成的含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天抗折強(qiáng)度8MPa lOMPa，28天抗壓強(qiáng)度70MPa 90MPa。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)或積極效果
(I)相對于普通硅酸鹽水泥來說該體系膠凝材料中水泥熟料所占比例降低30%以上，而粉煤灰、礦渣和脫硫石膏的比例大幅度提高。一方面這種膠凝材料體系可以大幅度節(jié)省水泥熟料，從而減排C02，并能利用大量的固體廢棄物。(2)相對于尾礦生產(chǎn)C60以下的混凝土，本發(fā)明由于可以低成本生產(chǎn)抗壓強(qiáng)度在70MPa 90MPa的高強(qiáng)混凝土預(yù)制件，可以克服傳統(tǒng)尾礦綜合利用產(chǎn)品附加值低的缺點(diǎn)，解決鐵尾礦集中產(chǎn)出和受產(chǎn)品與市場之間運(yùn)距限制的難題。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例I :
具體步驟如下
I、采用梯級(jí)混磨工藝，即前一階段粉磨的出料作為后一階段粉磨的部分原料即首先將高爐水淬礦渣磨細(xì)至比表面積350m2/kg，然后將此種磨細(xì)后的高爐水淬礦渣與水泥熟料、脫硫石膏混合在一起，其中三種物料質(zhì)量百分比為磨細(xì)高爐水淬礦渣粉45%、水泥熟料40%、脫硫石膏15%，最后將混合好的三種物料磨至比表面600m2/kg，得到膠凝材料I。2、將質(zhì)量百分比為65%的膠凝材料I與35%的I級(jí)粉煤灰混合，得到制備含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的專用膠凝材料2。3、將質(zhì)量百分比為25%的膠凝材料2與30%作為細(xì)骨料的選礦尾礦及45%作為粗骨料的采礦廢石混合，得到含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土干基混合料。然后外加占膠凝材料2干基質(zhì)量0. 3%聚羧酸減水劑和占膠凝材料2干基質(zhì)量28%的水，攪拌均勻后澆注到模具中振動(dòng)成型，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后得到一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土預(yù)制件。4、所述一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的配料組成質(zhì)量百分比為采礦廢石45%，選礦尾礦30%，粉煤灰8. 8%，礦渣7. 3%，水泥熟料6. 5%，脫硫石膏2. 4%。然后外加占膠凝材料2干基質(zhì)量0. 3聚羧酸減水劑和占膠凝材料2干基質(zhì)量28%的水。制成的含粉煤灰 的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天抗折抗壓強(qiáng)度見表I。表I實(shí)施例I含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土試件強(qiáng)度性能
權(quán)利要求
1.一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法，其特征是具體步驟如下 (1)采用梯級(jí)混磨工藝，即前一階段粉磨的出料作為后一階段粉磨的部分原料首先將高爐水淬礦渣磨細(xì)至比表面積300m2/kg 400m2/kg，然后將此種磨細(xì)后的高爐水淬礦渣與水泥熟料、脫硫石膏混合在一起，其中三種物料質(zhì)量百分比為磨細(xì)高爐水淬礦渣粉35% 50%、水泥熟料35% 45%、脫硫石膏10% 20%，最后將混合好的三種物料磨至比表面600m2/kg 700m2/kg，得到膠凝材料I ; (2)將質(zhì)量百分比為55% 65%的膠凝材料I與35% 45%的I級(jí)粉煤灰混合，得到制備含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的專用膠凝材料2 ； (3)將質(zhì)量百分比為25% 35%的膠凝材料2與20% 30%作為細(xì)骨料的選礦尾礦及35%-55%作為混凝土粗骨料的采礦廢石混合，得到含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土干基混合料；然后外加占I父凝材料2干基質(zhì)量O. 3% I. 4%的聞效減水劑和占I父凝材料2干基質(zhì)量21% 35%的水，攪拌均勻后澆注到模具中振動(dòng)成型，經(jīng)常溫濕養(yǎng)護(hù)或標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后得到一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土預(yù)制件。
2.如權(quán)利要求I所述一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法，其特征在于，該含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的配料組成質(zhì)量百分比為采礦廢石35%-55%，選礦尾礦20% 30%，粉煤灰8% 16%，礦渣6. 4% 10%，水泥熟料5. 3% 10%，脫硫石膏2. 2% 3% ;然后外加占膠凝材料2干基質(zhì)量O. 3% I. 4%的高效減水劑和占膠凝材料2干基質(zhì)量21% 35%的水。
全文摘要
一種含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土的制備方法，屬于資源綜合利用領(lǐng)域。材料的配料組成為采礦廢石35%-55%，選礦尾礦20%～30%，粉煤灰8%～16%，礦渣6.4%～10%，水泥熟料5.3%～10%，脫硫石膏2.2%～3%。然后外加占膠凝材料2干基質(zhì)量0.3%～1.4%的高效減水劑和占膠凝材料2干基質(zhì)量21%～35%的水。制成的含粉煤灰的尾礦廢石高強(qiáng)混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天抗折強(qiáng)度8MPa～10MPa，28天抗壓強(qiáng)度70MPa～90MPa。與現(xiàn)有生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土的技術(shù)相比，粗細(xì)骨料100%采用固體廢棄物，水泥熟料所占比例降低30%以上，而粉煤灰、礦渣和脫硫石膏等固體廢棄物比例大幅度提高，能大幅度節(jié)省水泥熟料，從而減排CO2，并能利用大量的固體廢棄物。
文檔編號(hào)C04B7/21GK102765889SQ20121023894
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者倪文, 劉佳, 吳輝, 湯暢, 陳杏婕 申請人:北京科技大學(xué)