CN107417214B - 一种钨尾矿掺合料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钨尾矿掺合料混凝土。所述混凝土按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥160～280份；砂800～1000份；石900～1000份；水150～180份；减水剂6.00～9.00份；活性超细粉40～200份；所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。还提供了该钨尾矿掺合料混凝土的制备方法。该混凝土添加钨尾矿和高镁石灰石活性超细粉，混凝土强度不受影响，且使钨尾矿和高镁石灰石得到充分利用，节约了成本，缓解了环境压力。

Description

一种钨尾矿掺合料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料领域，具体涉及一种钨尾矿掺合料混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土主流掺合料是干排粉煤灰、矿粉，也有采用普通石灰石粉单独做掺合料或和矿粉、干排粉煤灰等混合作矿物掺合料。但现在干排粉煤灰和矿粉已供不应求，有的地区甚至无掺合料可用，价格也节节攀升，“假干排灰”等不合格品日渐增多，造成混凝土的成本增加且质量极其不稳定，生产难以控制。

钨尾矿是钨矿经磨细后选取其中的含钨矿物后排放，颗粒细，水份大，易结团的固体物料。一般情况下，生产钨制品产生的钨尾矿，被运到筑尾矿坝堆存或随意堆存野外，占用土地资源，流入河流造成水体污染，日晒后扬尘对空气造成污染，危害人体健康。从钨尾矿资源实际情况出发，开展钨尾矿综合利用研究，实现钨尾矿高值化利用，对提高资源利用率，改善生态环境，有十分重要的意义。

目前国内相关行业对钨尾矿的综合利用主要包括有价组分回收和用于制备其它材料两大方面，其中制备其它材料有：制造微晶玻璃、生物陶粒、矿物聚合材料、瓷砖和水泥等。但是大部分存在资源化利用难度大，以及钨尾矿颗粒水分大，运输等处置工艺难度大；排放持续且废弃量大等问题。同时，钨尾矿直接用于混凝土掺合料时，混凝土和易性均不好，强度未达到技术要求，存在影响入磨综合水分超标，下料堵料，磨尾收尘糊袋等问题。

申请号201310187724.7的发明专利公开了一种混凝土掺合料及其应用，利用钨尾矿生产掺合料,按C30混凝土配合比将掺合料加入其中，提高钨尾矿的综合利用价值。但是，28d强度只能达到32MPa左右，且还需要添加生石灰、水玻璃或硫酸盐等激发剂，组分较多，增加了生产过程中下料的难度。且掺合料较单一，利用率较低。因此，迫切需要寻找一种安全的、经济的、高效的处置办法，提高钨尾矿的综合利用率，同时，提供一种经济适用的掺合料。

发明内容

本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供了一种钨尾矿掺合料混凝土，添加钨尾矿和高镁石灰石混合研磨的活性超细粉，解决钨尾矿和易性不好的问题，提高钨尾矿活性，从而提高混凝土的强度，使钨尾矿和高镁石灰石得到充分高效的利用，节约了成本，缓解了环境压力。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钨尾矿掺合料混凝土，按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥160～280份；砂800～1000份；石900～1000份；水150～180份；减水剂6.00～9.00份；活性超细粉40～200份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。

作为一种优选的方案，所述钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥180～200份；砂850～900份；石940～960份；水160～170份；减水剂6.5～7.5份；活性超细粉120～180份；所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。

作为一种优选的方案，所述钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥187份；砂860份；石950份；水169份；减水剂7.33份；活性超细粉180份；所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。

作为一种优选的方案，所述高镁石灰石为氧化镁质量百分比在3.5～12.6％的石灰石。

作为一种优选的方案，所述活性超细粉中钨尾矿和高镁石灰石的比例为1:4～1。

作为一种优选的方案，所述活性超细粉粒度为45μm方孔筛筛余≤11％。

作为一种优选的方案，所述石的粒径为5～31.5mm；所述砂的细度模数为2.2～3.2。

本发明的发明目的之二是，提供一种钨尾矿混凝土的制备方法，工艺简单，制造出的混凝土高于国家标准，节约了成本。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钨尾矿掺合料混凝土的制备方法,包括以下步骤：

S1、活性超细粉制备

1)将钨尾矿在露天晾晒或烘干至水分低于14％；

2)将步骤1)处理后的钨尾矿与高镁石灰石混合均匀后粉磨，细度控制45μm方孔筛筛余≤11％，水分≤2％，得到活性超细粉；

S2、混凝土制备

将水泥、砂、石、水、减水剂、和活性超细粉混合均匀，搅拌成型制成混凝土成品。

1)加入石、砂和70％水倒入搅拌机，搅拌60s；

2)加入水泥、活性超细粉、减水剂和剩余的30％的水继续搅拌60s；

3)成型、养护得混凝土成品。

养护过程为：应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜，然后编号，拆模，拆模后应立即放入温度为20±2℃相对湿度为95％以上的标准养护室中养护，标养室内的试件应放在支架上，彼此间隔10～20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。直至试件养护至相应的龄期。。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明涉及的硅酸盐混凝土，添加活性超细粉，所述活性超细粉是将钨尾矿和高镁石灰石混合研磨并烘干制成，具有较高的活性，能显著提高混凝土的强度。一方面，将高镁石灰石与钨尾矿混合粉磨，不仅能提高了钨尾矿的活性，从而提高混凝土的性能，解决了钨尾矿和易性不好的问题；而且有利于高镁石灰石的有效再利用，提高了工业固废的利用率，进一步降低成本和节约能源。另一方面，利用高镁石灰石粉的形态效应及填充效应，增加混凝土拌合物的密实度，提高混凝土的流动性，且坍落度损失小，对聚羧酸等外加剂的吸附很低，同时使混凝土早期强度发展较快，后期强度发展稳定。

2.本发明涉及的硅酸盐混凝土添加的活性超细粉，经过处理保持较高的活性。首先将钨尾矿和高镁石灰石混合粉磨至粒度为45μm方孔筛筛余≤11％，能最大激发钨尾矿的活性。其次，钨尾矿和高镁石灰石的比例为1:4～1制备的活性超细粉作为掺合料时，制备的混凝土的性能较高且稳定。其中，当钨尾矿和高镁石灰石的比例为1:1时，混凝土强度最高。

3.本发明涉及的硅酸盐混凝土制备方法，先将钨尾矿烘干至水分低于14％，解决了钨尾矿颗粒细，易结团，影响入磨，综合水分超标，下料堵料，磨尾收尘糊袋等问题。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所用钨尾矿含水率在15％以上，具体成份如下：

SiO₂ 61.79％，Al₂O₃ 13.65％，Fe₂O₃ 4.93％，CaO 5.60％，MgO 1.90％，SO₃0.30％，碱含量2.00％，烧失量6.55％。

实验验证活性超细粉所为掺合料的可能性。

将钨尾矿和高镁废石按照比例是1:4共同粉磨配制混凝土掺合料。应用在C30混凝土上，用该掺合料与其他掺合料进行混凝土对比试验，试验按照普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081—2002)和普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T50080—2002)进行，结果如下：

表1活性超细粉以及其他掺合料在C30混凝土中的应用及结果

从表1可以看出，根据钨尾矿：高镁废石＝1：4比例小磨配制超细粉，45μm细度分别达到6％、10％，与粉煤灰相比，混凝土工作性、强度相当，优于纯高镁废石粉磨的石粉。45μm细度6％时，混凝土强度优于10％。

实施例1

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥260份；砂900份；石950份；水165份；减水剂6.60份；活性超细粉70份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到10％。

一种钨尾矿掺合料混凝土的制备方法,包括以下步骤：

S1、活性超细粉制备

1)将钨尾矿在露天晾晒或烘干至水分于12％；

2)将步骤1)处理后的钨尾矿与高镁石灰石混合均匀后粉磨，细度控制45μm方孔筛筛余10％，水分1.5％，得到活性超细粉；

S2、混凝土制备

将水泥、砂、石、水、减水剂、和活性超细粉混合均匀，搅拌成型制成混凝土成品。

1)加入石、砂和70％水倒入搅拌机，搅拌60s；

2)加入水泥、活性超细粉、减水剂和剩余的30％的水继续搅拌60s；

3)成型、养护得混凝土成品。

所述养护过程为：应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜，然后编号，拆模，拆模后应立即放入温度为20±2℃相对湿度为95％以上的标准养护室中养护，标养室内的试件应放在支架上，彼此间隔10-20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。直至试件养护至相应的龄期。

本实施例制备的水泥，先将钨尾矿烘干至水分于12％，解决了钨尾矿颗粒细易结团，影响入磨综合水分超标，下料堵料，磨尾收尘糊袋等问题。然后将钨尾矿和高镁石灰石按比例为1:1混合粉磨至粒度为45μm方孔筛筛余10％，制备的活性超细粉，能最大激发钨尾矿的活性。最后将活性超细粉与其他原料混合搅拌并养护制得混凝土成品，并采用分步混合的方式，将水分为两部分加入分别搅拌，制得的混凝土均匀性较好，从而赋予混凝土良好的性能。

实施例2

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥260份；砂900份；石950份；水165份；减水剂6.60份；活性超细粉70份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到8％。

制备方法同实施例1。

实施例3

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥260份；砂900份；石950份；水165份；减水剂6.60份；活性超细粉70份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例1。

实施例4

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥260份；砂900份；石950份；水165份；减水剂6.60份；活性超细粉70份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:2的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例1。

实施例5

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥260份；砂900份；石950份；水165份；减水剂6.60份；活性超细粉70份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:4的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例1。

实施例6

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥240份；砂890份；石950份；水167份；减水剂6.80份；活性超细粉100份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

一种钨尾矿掺合料混凝土的制备方法,包括以下步骤：

S1、活性超细粉制备

1)将钨尾矿在露天晾晒或烘干至水分于11％；

2)将步骤1)处理后的钨尾矿与高镁石灰石混合均匀后粉磨，细度控制45μm方孔筛筛余6％，水分2％，得到活性超细粉；

S2、混凝土制备

将水泥、砂、石、水、减水剂、和活性超细粉混合均匀，搅拌成型制成混凝土成品。

1)加入石、砂和70％水倒入搅拌机，搅拌60s；

2)加入水泥、活性超细粉、减水剂和剩余的30％的水继续搅拌60s；

3)成型、养护得混凝土成品。

所述养护过程为：应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜，然后编号，拆模，拆模后应立即放入温度为20±2℃相对湿度为95％以上的标准养护室中养护，标养室内的试件应放在支架上，彼此间隔10～20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。直至试件养护至相应的龄期。

本实施例制备的水泥，先将钨尾矿烘干至水分于11％，解决了钨尾矿颗粒细易结团，影响入磨综合水分超标，下料堵料，磨尾收尘糊袋等问题。然后将钨尾矿和高镁石灰石按比例为1:1混合粉磨至粒度为45μm方孔筛筛余6％，制备的活性超细粉，能最大激发钨尾矿的活性。最后将活性超细粉与其他原料混合搅拌并养护制得混凝土成品，并采用分步混合的方式，将水分为两部分加入分别搅拌，制得的混凝土均匀性较好，从而赋予混凝土良好的性能。

实施例7

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥227份；砂883份；石950份；水166份；减水剂6.93份；活性超细粉120份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例6。

实施例8

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥207份；砂872份；石950份；水171份；减水剂7.13份；活性超细粉150份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例6。

实施例9

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥193份；砂862份；石950份；水171份；减水剂7.27份；活性超细粉170份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例6。

实施例10

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥187份；砂860份；石950份；水180份；减水剂7.33份；活性超细粉180份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例6。

实施例11

一种钨尾矿掺合料混凝土,按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥173份；砂850份；石950份；水172份；减水剂7.47份；活性超细粉200份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。根据钨尾矿:高镁废石＝1:1的比例配制活性超细粉，45μm细度达到6％。

制备方法同实施例6。

对比例1

按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥270份；砂960份；石920份；水180份；减水剂9份；粉煤灰100份；

对比例2

按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥270份；砂960份；石920份；水180份；减水剂9份；钨尾矿100份；

按照普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081—2002)和普通混凝土拌合物性能试验方法(GB/T50080—2002)对实施例1-10和对比例1和2进行测试，实施例1-10和对比例1和2均是在C30混凝土上的应用。结果如表2：

表2活性超细粉在混凝土中的应用及结果

从表2的结果结合实施例1-10和对比例1和2可以看出，保持容重不变、外加剂掺量为2％，坍落度190±20mm的条件下，掺入活性超细粉，制备的混凝土各项指标均受控良好，强度较高，与粉煤灰作为掺合料的混凝土相比，强度较高，且坍落度有不同程度的提高，与只用钨尾矿的水泥强度相比，流动度更好，强度有较大提高。

结合实施例3-5数据可以看出，钨尾矿:高镁废石＝1:1时，水泥性能最好，钨尾矿:高镁废石＝1:2和1:4时，强度略有下降，但影响不大。

结合实施例1-3数据可以看出，钨尾矿:高镁废石＝1:1时，钨尾矿与高镁石灰石混合均匀后粉磨，细度控制45μm方孔筛筛余越小，活性越高，混凝土强度略有提高，但是差别不大，实验验证筛余≤11％时，活性超细粉的活性均保持较高水平。

结合实施例1和6-10数据可以看出，以1.5超量取代水泥配制混凝土时，混凝土在达到一定坍落度范围的情况下，水胶比可以降低，混凝土和易性得到改善，强度可以提高，大幅度提升活性超细粉的含量时，掺入活性超细粉的量在不高于180份时，水泥强度有所提高，当高于200份时，强度有所下降，工作性能也稍差，但能满足C30混凝土的要求。

上述说明凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，盖专利范围。

Claims (6)

1.一种钨尾矿掺合料混凝土，其特征在于，按照重量份由以下原料制成：

硅酸盐水泥160～280份；砂800～1000份；石900～1000份；水150～180份；减水剂6.00～9.00份；活性超细粉40～200份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉；所述活性超细粉中钨尾矿和高镁石灰石的比例为1:4～1；所述高镁石灰石为氧化镁质量百分比在3.5～12.6％的石灰石。

2.根据权利要求1所述的钨尾矿掺合料混凝土,其特征在于，按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥180～200份；砂850～900份；石940～960份；水160～170份；减水剂6.50～7.50份；活性超细粉120～180份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。

3.根据权利要求1所述的钨尾矿掺合料混凝土,其特征在于，按照重量份由以下原料制成：硅酸盐水泥187份；砂860份；石950份；水169份；减水剂7.33份；活性超细粉180份；

所述活性超细粉为钨尾矿和高镁石灰石混合并研磨成的混合粉。

4.根据权利要求1所述的钨尾矿掺合料混凝土,其特征在于，所述活性超细粉粒度为45μm方孔筛筛余≤11％。

5.根据权利要求1所述的钨尾矿掺合料混凝土,其特征在于，所述石的粒径为5～31.5mm；所述砂的细度模数为2.2～3.2。

6.一种权利要求1-5任一所述的钨尾矿掺合料混凝土的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1、活性超细粉制备

1)将钨尾矿在露天晾晒或烘干至水分低于14％；

2)将步骤1)处理后的钨尾矿与高镁石灰石混合均匀后粉磨，细度控制45μm方孔筛筛余≤11％，水分≤2％，得到活性超细粉；

S2、混凝土制备

将水泥、砂、石、水、减水剂、和活性超细粉混合均匀，搅拌成型制成混凝土成品；

1)加入石、砂和70％水倒入搅拌机，搅拌60s；

2)加入水泥、活性超细粉、减水剂和剩余的30％的水继续搅拌60s；

3)成型、养护得混凝土成品。