CN113372086A - 用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其是将如下重量份的原料混合均匀后浇筑在布满透光材料的模具中，经振荡、养护成型后制得透光混凝土：硅酸盐40‑50份、活性激发铜尾渣800‑850份、水400‑500份、减水剂10‑15份；本发明使用的聚丙烯粗纤维具有价格低廉、与混凝土砂浆结合度高、提高透光混凝土材料强度的优点；将废弃铜渣进行活性激发，改变铜尾渣中硅的层状结构，活性激发后的铜尾渣不仅能够作为透光混凝土中起支撑作用的骨料，提高透光混凝土的强度：还能够使铜尾渣固化稳定化，解决废弃铜尾渣占地面积大，环境污染严重的问题，实现铜渣的大规模安全化利用，同时也具有很大的社会经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着世界矿产资源的逐步挖掘开采，可利用的资源日渐减少，原矿品位降低，尾矿堆积严重，作为二次资源的尾矿开始引起人们的重视。尾矿开发利用可以变废为宝，实现经济效益，还能减轻环境污染，减小尾矿库库容，防止自然灾害的发生，因此尾矿开发有着广阔的发展前景。据相关研究表明，尾矿的整体利用绝大多数用于建筑行业。其中，尾矿渣、冶炼矿渣经过简单加工可作为建筑材料，替代水泥熟料，制作胶凝材料或可用于采空区回填，不仅节省大量的成本，而且有利于保护生态环境、地下水资源和控制地表沉降，从而实现经济、环境和社会效益相统一，实现矿产资源可持续发展。首先，铜尾矿渣中含有二水石膏、石英和水化硅酸二钙等矿物，用铜尾矿渣替代部分水泥生产混凝土，可以改变混凝土的孔结构，提高混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性，并将有毒的重金属离子固化在水泥混凝土中。晏全香等以铜矿渣、激发剂、水泥熟料为胶凝体系，经过碎磨，加入充填骨料铁尾矿，通过搅拌、震动、浇注成型等工艺形成净浆试块，可以生产出一种性能符合国家标准的胶凝材料。此外，铜尾矿渣也常用于生产制备各种类型的砖，Yonghao Fang等提出将铜尾矿渣铜尾矿在蒸压砂石灰砖中的应用。
透光混凝土作为一种新型装饰混凝土，打破了传统混凝土给人沉闷、笨重、庞大、单调的感觉，赋予混凝土轻质、活泼、灵活多变、美观等特性。目前，透光混凝土已经在公共建筑、室内装饰、雕塑、工艺品等领域得到了应用，并取得了良好的效果。透光混凝土目前制备技术中，一般使用天然砂作为细骨料，这对天然砂石资源构成了一种新消耗，尤其是在砂石资源十分紧缺的今天，是一个值得关注的问题。若能利用一种固体工业废弃物替代天然砂制备出符合性能要求的透光混凝土，不仅能解决上述砂石资源消耗问题，而且可以资源化利用固体工业废弃物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜尾渣基透光混凝土材料的制备方法，将废弃铜尾渣进行活性激发，改变铜尾渣中硅的层状结构，活性激发后的铜尾渣不仅能够作为透光混凝土中起支撑作用的骨料，完全替代普通透光混凝土中水泥细砂骨料，提高制备的透光混凝土的强度；还能够使铜尾渣固化稳定化，解决废弃铜尾渣占地面积大，环境污染严重的问题，实现铜渣的大规模安全化利用，同时也具有很大的社会经济价值。本发明所使用的透光材料为聚丙烯粗纤维，区别于传统无机光纤透光材料，具有价格低廉与混凝土砂浆结合度高同时还能提高透光混凝土材料的强度；本发明方法将如下重量份的原料混合均匀后浇筑在布满透光材料的模具中，经振荡、养护成型后制得透光混凝土材料：硅酸盐40-50份、活性激发铜尾渣800-850份、水400-500份、减水剂10-15份。
所述活性激发铜尾渣是将铜尾渣研磨至粒径在200目以下，将研磨后铜尾渣与生石灰混合均匀，然后在500-650℃下焙烧60-90min制得；研磨后铜尾渣与生石灰的质量比为7-9:1。
铜尾渣是从铜矿里提炼铜过程中产生的废渣。
所述减水剂为减水率大于32％，含气量小于4％的高性能减水剂。
所述布满透光材料的模具为橡胶底板上固定有若干根直径1-3mm的圆柱形聚丙烯粗纤维的中空腔体。
所述养护条件是在温度20-25℃、湿度90%下处理25-30天。
本发明具有的优点：
1、通过对铜尾渣进行活性激发，能够改变铜尾渣中硅的层级结构，能够包裹重金属元素，将铜尾渣固化稳定化利用；
2、通过对铜尾渣进行活性激发，使铜尾渣变废为宝，能够作为透光混凝土的骨料，减少了透光混凝土制备过程中对自然砂石资源的需求，同时也能大大的提高制备的透光混凝土的强度；
3、使用聚丙烯粗纤维代替传统无机光纤透光材料，具有价格低廉、与混凝土砂浆结合度高的特点同时还能提高透光混凝土材料的强度；
4、本发明方法提高了铜尾矿渣行业资源的利用率，解决废弃铜渣固体废弃物占地面积大，环境污染严重的问题，实现铜渣的大规模资源化利用，同时还能带来很大的社会经济价值。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容，本实施例中铜尾渣为山东恒邦集团有限公司的铜尾渣；
实施例1：本用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法如下：
（1）将铜尾渣研磨至粒径在200目以下，将研磨后铜尾渣与生石灰混合均匀，然后在500℃下焙烧90min制得活性激发铜尾渣，研磨后铜尾渣与生石灰的质量比为8:1；
（2）利用钻孔机在橡胶底板上转孔，然后将直径2mm的圆柱形聚丙烯粗纤维通过小孔固定在橡胶底板上，聚丙烯粗纤维的使用量为模具体积的5%，然后在橡胶底板四周固定塑料板，制得中空模具；
（3）按如下比例将硅酸钠40份、活性激发铜尾渣800份、水400份、聚羧酸减水剂10份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料；
对比例1：铜尾渣不经过生石灰激发改性，按如下比例将硅酸钠40份、铜尾渣800份、水400份、聚羧酸减水剂10份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料。
实施例2：本用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法如下：
（1）将铜尾渣研磨至粒径在200目以下，将研磨后铜尾渣与生石灰混合均匀，然后在550℃下焙烧80min制得活性激发铜尾渣，研磨后铜尾渣与生石灰的质量比为7:1；
（2）利用钻孔机在橡胶底板上转孔，然后将直径3mm的圆柱形聚丙烯粗纤维通过小孔固定在橡胶底板上，聚丙烯粗纤维的使用量为模具体积的8%，然后在橡胶底板四周固定塑料板，制得中空模具；
（3）按如下比例将硅酸钠45份、活性激发铜尾渣820份、水450份、聚羧酸减水剂12份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料；
对比例2：铜尾渣不经过生石灰激发改性，按如下比例将硅酸钠45份、铜尾渣820份、水450份、聚羧酸减水剂12份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料。
实施例3：本用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法如下：
（1）将铜尾渣研磨至粒径在200目以下，将研磨后铜尾渣与生石灰混合均匀，然后在600℃下焙烧70min制得活性激发铜尾渣，研磨后铜尾渣与生石灰的质量比为9:1；
（2）利用钻孔机在橡胶底板上转孔，然后将直径1mm的圆柱形聚丙烯粗纤维通过小孔固定在橡胶底板上，聚丙烯粗纤维的使用量为模具体积的10%，然后在橡胶底板四周固定塑料板，制得中空模具；
（3）按如下比例将硅酸钠50份、活性激发铜尾渣850份、水500份、聚羧酸减水剂15份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料；
对比例3：铜尾渣不经过生石灰激发改性，按如下比例将硅酸钠50份、铜尾渣850份、水500份、聚羧酸减水剂15份混合均匀后，浇筑到布满聚丙烯粗纤维的模具中，经振荡15min，在20℃、湿度90%下养护24h，拆模后，再在20℃、湿度90%下养护28天制得透光混凝土材料。
将实施例以及对比例制备的透光混凝土，与利用常规砂石骨料及无机光纤制备的透光混凝土进行透光性能的比较（砂石骨料替换活性激发铜尾渣），性能测试方法相同，采用卡式透光测试仪进行透光率检测，两种透光混凝土透光材料布置等完全一致，检测结果见下表：
将实施例以及对比例制备的铜渣透光混凝土，与利用常规砂石骨料及无机光纤制备的透光混凝土进行力学性能的比较，性能测试方法相同，采用全自动抗压抗折试验机进行抗压强度检测，结果见下表：
对实施例以及对比例制备的铜渣透光混凝土进行酸性浸出毒性检测，结果如下：
从上述透光率和抗压强度的数据对比及毒性浸出浓度数据分析可知，通过对铜尾渣进行活性激发，能够降低其中重金属含量，远低于国家浓度标准限值，使铜尾渣固化稳定化；活性激发后的铜尾渣替代天然砂石作细骨料制备透光混凝土，能很大程度提高透光混凝土的抗压强度；使用聚丙烯粗纤维作为透光材料代替传统无机光纤制备的透光混凝土材料，不仅能够降低制备成本、提高透光混凝土材料的透光率还能一定程度的提高透光混凝土材料的强度。
Claims (6)
1.一种用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：将如下重量份的原料混合均匀后浇筑在布满透光材料的模具中，经振荡、养护成型后制得透光混凝土材料：硅酸盐40-50份、活性激发铜尾渣800-850份、水400-500份、减水剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：活性激发铜尾渣是将铜尾渣研磨至粒径在200目以下，将研磨后铜尾渣与生石灰混合均匀，然后在500-650℃下焙烧60-90min制得。
3.根据权利要求2所述的用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：研磨后铜尾渣与生石灰的质量比为7-9:1。
4.根据权利要求1所述的用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：减水剂为减水率大于32％，含气量小于4％的高性能减水剂。
5.根据权利要求1所述的用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：布满透光材料的模具为橡胶底板上固定有若干根直径1-3mm的圆柱形聚丙烯粗纤维的中空腔体。
6.根据权利要求1所述的用活性激发铜尾渣制备透光混凝土材料的方法，其特征在于：养护条件是在温度20-25℃、湿度90%下处理25-30天。
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2021
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