CN113816656A - 一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺，涉及建筑技术领域。该特种混凝土由以下重量份原料组成：尾矿料100‑120份，粉煤灰200‑300份，水泥50‑80份，减水剂5‑10份，石料500‑700份，加强纤维90‑100份，水200‑350份。本发明通过对含有石英的尾矿料进行粉磨，使尾矿料表面的石英分子趋向于无序化玻璃态转变，从而具有一定的活性，与水泥中的胶凝材料相互作用，增加了混凝土的硬度和耐磨性能，同时通过在混凝土中掺杂一定比例的粉煤灰，使生产出来的特种混凝土的各个性能得到提升，不仅使尾矿料和粉煤灰得到高效的资源化利用，而且大大降低了特种混凝土的制备成本。

Description

一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别是涉及一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺。
背景技术
在天然矿产资源日益匮乏的同时，国内矿产资源在开发过程中排出大量的尾矿没有得到有效的利用，随着矿产资源开发程度的提高，矿石的可开采品位相应降低，尾矿排出量也在增加。传统的尾矿处理方式一般将尾矿无害化堆存，防止尾矿废渣随风力吹扬和雨水冲刷转移到其他地方污染环境，但这种传统的无害化处理方式仅在某种程度上控制尾矿污染的扩散，无法从根源上解决尾矿的污染堆积问题。在火力发电过程中会产生大量的粉煤灰，针对粉煤灰的有效处理处置仍是一个亟需解决的环境问题。
但是，由于尾矿和粉煤灰产生量大，尾矿类型多，成份复杂，到目前为止仍然缺乏高效环保、经济适用、大用量的尾矿和粉煤灰综合利用技术和产品；现有的混凝土生产设备仅支持混合物料的混料处理，缺少物料研磨筛分结构，使得混合物料的精细度较低，进而大大降低了混凝土的生产质量，无法满足不同施工需求的混凝土的制备。为此，我们设计了一种基于废物再利用的特种混凝土及其生产设备，用以解决上述中的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺，通过罐体结构、混料组件、旋转刮料机构、研磨驱动机构和密封驱转组件的设计，解决了现有的尾矿和粉煤灰产生量大，尾矿类型多，成份复杂，到目前为止仍然缺乏高效环保、经济适用、大用量的尾矿和粉煤灰综合利用技术和产品，现有的混凝土生产设备仅支持混合物料的混料处理，缺少物料研磨筛分结构，使得混合物料的精细度较低，进而大大降低了混凝土的生产质量，无法满足不同施工需求的混凝土的制备的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于废物再利用的特种混凝土，由以下重量份原料组成：尾矿料100-120份，粉煤灰200-300份，水泥50-80份，减水剂5-10份，石料500-700份，加强纤维90-100份，水200-350份；
基于废物再利用的特种混凝土的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1将尾矿料和粉煤灰分别加入到混凝土生产设备中的两研磨细化结构中，分别对尾矿料和粉煤灰进行研磨粉化处理，研磨至尾矿料和粉煤灰全部细化为止，研磨后的尾矿料和粉煤灰落入混凝土生产设备内底部；
S2在尾矿料和粉煤灰研磨粉化处理的同时，通过步骤S1中的混凝土生产设备对研磨后的尾矿料和粉煤灰进行搅拌混料处理；
S3接着在步骤S2中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，按照配比分批次往混凝土生产设备中加入水泥，待水泥全部添加完成后再搅拌5-10min；
S4在步骤S3中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，分批次加入石料和加强纤维，石料和加强纤维交替添加，待石料和加强纤维全部添加完成后再搅拌20-25min；
S5最后按照配比将所述减水剂和水混合均匀后，分批次加入到步骤S4中的持续搅拌的混凝土生产设备中，机械搅拌10-15min，即得基于废物再利用的特种混凝土。
进一步地，所述步骤S1中的混凝土生产设备，包括罐体结构、混料组件、旋转刮料机构、研磨驱动机构和密封驱转组件，所述罐体结构、混料组件、旋转刮料机构、研磨驱动机构和密封驱转组件同轴心设置；
其中，所述混料组件位于罐体结构内部且两者转动连接，所述密封驱转组件位于罐体结构顶部且两者卡接配合；
所述旋转刮料机构和研磨驱动机构均位于罐体结构内部，且所述研磨驱动机构位于旋转刮料机构上方；其中，所述旋转刮料机构与混料组件固定连接，所述研磨驱动机构与混料组件顶部通过定位件连接；
所述研磨驱动机构的研磨部分位于旋转刮料机构内部。
进一步地，所述罐体结构包括有混料罐，所述混料罐顶部固定有中空半球体；
所述混料罐内表面靠近顶部位置通过第一支撑杆固定有轴承；
所述密封驱转组件包括有密封盘，所述密封盘底部与中空半球体顶部卡接配合；
所述密封盘顶部安装有第一电机，所述第一电机输出端固定有第一转轴，所述第一转轴周侧面通过第一支杆固定有转动环，所述转动环底部固定有驱动卡件。
进一步地，所述混料组件包括有混料转动柱，所述混料转动柱顶部固定有安装座，所述安装座上表面开设有若干定位槽；
所述混料转动柱周侧面与轴承内表面固定连接，所述混料转动柱周侧面设置有若干混料杆。
进一步地，所述旋转刮料机构包括有支撑座，所述支撑座内表面与混料转动柱周侧面固定连接；
所述支撑座两端均固定有第二支撑杆，所述第二支撑杆一端固定有中空结构的球形研磨体，所述球形研磨体外表面固定有L形卡柱，所述L形卡柱与驱动卡件间隙配合；
所述球形研磨体外表面通过第二支杆固定有弧形刮板，所述弧形刮板与中空半球体内表面滑动配合。
进一步地，所述球形研磨体内表面开设有筛孔结构，且所述球形研磨体内底部同轴心转动连接有第二转轴，所述第二转轴周侧面沿周侧方向设置有若干弧形研磨板，每个所述弧形研磨板与球形研磨体内表面间距不相同；
所述第二转轴顶部开设有卡槽结构。
进一步地，所述研磨驱动机构包括有定位帽，所述定位帽内表面与安装座间隙配合；
所述定位帽上表面开设有若干定位孔，所述定位孔与定位槽通过定位件连接。
进一步地，所述定位帽外表面对称固定有两第三支撑杆，所述第三支撑杆一端固定有密封盖，所述密封盖底部与球形研磨体顶部相贴合；
所述密封盖顶部安装有第二电机，所述第二电机输出端固定有第三转轴，所述第三转轴底部设置有卡柱结构，所述卡柱结构与卡槽结构间隙配合。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种基于废物再利用的特种混凝土，对含有石英的尾矿料进行粉磨，使尾矿料表面的石英分子趋向于无序化玻璃态转变，从而具有一定的活性，与水泥中的胶凝材料相互作用，增加了混凝土的硬度和耐磨性能，同时通过在混凝土中掺杂一定比例的粉煤灰，使生产出来的特种混凝土的各个性能得到提升，不仅使尾矿料和粉煤灰得到高效的资源化利用，而且大大降低了特种混凝土的制备成本。
2、本发明通过混料组件、旋转刮料机构、研磨驱动机构和密封驱转组件的设计，旋转密封驱转组件，驱使旋转刮料机构和研磨驱动机构同步旋转，利用研磨驱动机构驱使球形研磨体内的弧形研磨板进行旋转，从而实现球形研磨体内尾矿料和粉煤灰的研磨，在离心力作用下使得研磨后的精细尾矿料和粉煤灰落入混料罐中进行混料处理，不仅大大提高了研磨筛料的效率，而且满足不同施工需求的混凝土的制备，进而大大增加了本发明的适用范围。
3、本发明通过在球形研磨体上设置有与中空半球体内表面滑动配合的弧形刮板，在对尾矿料和粉煤灰进行研磨过程中，弧形刮板持续对粘附在中空半球体内表面的精细物料进行刮动，使其全部落入混料罐中，有效避免因物料粘附在中空半球体内表面而造成特种混凝土配比误差大，进而极大地保证了特种混凝土的质量。
4、本发明在旋转刮料机构和研磨驱动机构旋转的同时，可使得混料罐内的混料组件进行同步转动，无需在额外施加电力驱动混料组件进行旋转，一方面简化了混凝土生产设备，另一方面大大节约了电能，符合节能环保理念。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种基于废物再利用的特种混凝土生产设备的结构示意图。
图2为图1的内部结构示意图。
图3为罐体结构的结构示意图。
图4为图3的结构俯视图。
图5为密封驱转组件的结构示意图。
图6为图5的结构正视图。
图7为混料组件的结构示意图。
图8为旋转刮料机构的结构示意图。
图9为图8的结构俯视图。
图10为图9中A处的局部结构放大图。
图11为旋转刮料机构一纵向结构剖视图。
图12为研磨驱动机构的结构示意图。
图13为图12仰视角度的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-罐体结构，101-混料罐，102-中空半球体，103-第一支撑杆，104-轴承，2-混料组件，201-混料转动柱，202-安装座，203-定位槽，204-混料杆，3-旋转刮料机构，301-支撑座，302-第二支撑杆，303-球形研磨体，304-L形卡柱，305-弧形刮板，306-第二转轴，307-弧形研磨板，308-卡槽结构，4-研磨驱动机构，401-定位帽，402-定位孔，403-第三支撑杆，404-密封盖，405-第二电机，406-第三转轴，407-卡柱结构，5-密封驱转组件，501-密封盘，502-第一电机，503-第一转轴，504-转动环，505-驱动卡件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-13，本发明为一种基于废物再利用的特种混凝土，由以下重量份原料组成：尾矿料100-120份，粉煤灰200-300份，水泥50-80份，减水剂5-10份，石料500-700份，加强纤维90-100份，水200-350份；
基于废物再利用的特种混凝土的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1将尾矿料和粉煤灰分别加入到混凝土生产设备中的两研磨细化结构中，分别对尾矿料和粉煤灰进行研磨粉化处理，研磨至尾矿料和粉煤灰全部细化为止，研磨后的尾矿料和粉煤灰落入混凝土生产设备内底部；
S2在尾矿料和粉煤灰研磨粉化处理的同时，通过步骤S1中的混凝土生产设备对研磨后的尾矿料和粉煤灰进行搅拌混料处理；
S3接着在步骤S2中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，按照配比分批次往混凝土生产设备中加入水泥，待水泥全部添加完成后再搅拌5-10min；
S4在步骤S3中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，分批次加入石料和加强纤维，石料和加强纤维交替添加，待石料和加强纤维全部添加完成后再搅拌20-25min；
S5最后按照配比将减水剂和水混合均匀后，分批次加入到步骤S4中的持续搅拌的混凝土生产设备中，机械搅拌10-15min，即得基于废物再利用的特种混凝土。
其中，步骤S1中的混凝土生产设备，包括罐体结构1、混料组件2、旋转刮料机构3、研磨驱动机构4和密封驱转组件5，罐体结构1、混料组件2、旋转刮料机构3、研磨驱动机构4和密封驱转组件5同轴心设置；
其中，混料组件2位于罐体结构1内部且两者转动连接，密封驱转组件5位于罐体结构1顶部且两者卡接配合；
旋转刮料机构3和研磨驱动机构4均位于罐体结构1内部，且研磨驱动机构4位于旋转刮料机构3上方；其中，旋转刮料机构3与混料组件2固定连接，当旋转刮料机构3进行转动时，可带动混料组件2进行同步转动，研磨驱动机构4与混料组件2顶部通过定位件连接，研磨驱动机构4的研磨部分位于旋转刮料机构3内部，利用研磨驱动机构4对旋转刮料机构3内部的物料进行研磨细化。
其中，罐体结构1包括有混料罐101，混料罐101顶部固定有中空半球体102；混料罐101内表面靠近顶部位置通过第一支撑杆103固定有轴承104；密封驱转组件5包括有密封盘501，密封盘501底部与中空半球体102顶部卡接配合；
密封盘501顶部安装有第一电机502，第一电机502输出端固定有第一转轴503，第一转轴503周侧面通过第一支杆固定有转动环504，转动环504底部固定有驱动卡件505，启动第一电机502时，可使得驱动卡件505进行转动。
其中，混料组件2包括有混料转动柱201，混料转动柱201顶部固定有安装座202，安装座202上表面开设有若干定位槽203；
混料转动柱201周侧面与轴承104内表面固定连接，混料转动柱201周侧面设置有若干混料杆204。
其中，旋转刮料机构3包括有支撑座301，支撑座301内表面与混料转动柱201周侧面固定连接，使得旋转刮料机构3和混料转动柱201进行同步转动；
支撑座301两端均固定有第二支撑杆302，第二支撑杆302一端固定有中空结构的球形研磨体303，球形研磨体303外表面固定有L形卡柱304，L形卡柱304与驱动卡件505间隙配合；当启动第一电机502时，利用驱动卡件505带动旋转刮料机构3进行旋转，利用旋转刮料机构3旋转产生的离心力将球形研磨体30内的细化物料筛分下来；
球形研磨体303外表面通过第二支杆固定有弧形刮板305，弧形刮板305与中空半球体102内表面滑动配合，通过弧形刮板305将堆积残留在中空半球体102内表面上的细物料刮入混料罐101中，有效避免因物料粘附在中空半球体102内表面而造成特种混凝土配比误差大，进而极大地保证了特种混凝土的质量。
其中，球形研磨体303内表面开设有筛孔结构，且球形研磨体303内底部同轴心转动连接有第二转轴306，第二转轴306周侧面沿周侧方向设置有若干弧形研磨板307，每个弧形研磨板307与球形研磨体303内表面间距不相同，实现对不同粒度物料的研磨，同时起到搅动作用，大大增加了球形研磨体303中细化物料的筛分效率；
第二转轴306顶部开设有卡槽结构308。
其中，研磨驱动机构4包括有定位帽401，定位帽401内表面与安装座202间隙配合；定位帽401上表面开设有若干定位孔402，定位孔402与定位槽203通过定位件连接；
定位帽401外表面对称固定有两第三支撑杆403，第三支撑杆403一端固定有密封盖404，密封盖404底部与球形研磨体303顶部相贴合，将物料加入到球形研磨体303中实现球形研磨体303顶部的密封；
密封盖404顶部安装有第二电机405，第二电机405输出端固定有第三转轴406，第三转轴406底部设置有卡柱结构407，卡柱结构407与卡槽结构308间隙配合，启动第二电机405时，利用第三转轴406带动第二转轴306进行转动，从而实现弧形研磨板307的旋转研磨；旋转密封驱转组件5，驱使旋转刮料机构3和研磨驱动机构4同步旋转，利用研磨驱动机构4驱使球形研磨体303内的弧形研磨板307进行旋转，从而实现球形研磨体303内尾矿料和粉煤灰的研磨，在离心力作用下使得研磨后的精细尾矿料和粉煤灰落入混料罐101中进行混料处理，不仅大大提高了研磨筛料的效率，而且满足不同施工需求的混凝土的制备，进而大大增加了本发明的适用范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于：由以下重量份原料组成：尾矿料100-120份，粉煤灰200-300份，水泥50-80份，减水剂5-10份，石料500-700份，加强纤维90-100份，水200-350份；
基于废物再利用的特种混凝土的制备工艺，具体包括以下步骤：
S1将尾矿料和粉煤灰分别加入到混凝土生产设备中的两研磨细化结构中，分别对尾矿料和粉煤灰进行研磨粉化处理，研磨至尾矿料和粉煤灰全部细化为止，研磨后的尾矿料和粉煤灰落入混凝土生产设备内底部；
S2在尾矿料和粉煤灰研磨粉化处理的同时，通过步骤S1中的混凝土生产设备对研磨后的尾矿料和粉煤灰进行搅拌混料处理；
S3接着在步骤S2中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，按照配比分批次往混凝土生产设备中加入水泥，待水泥全部添加完成后再搅拌5-10min；
S4在步骤S3中的混凝土生产设备持续搅拌过程中，分批次加入石料和加强纤维，石料和加强纤维交替添加，待石料和加强纤维全部添加完成后再搅拌20-25min；
S5最后按照配比将所述减水剂和水混合均匀后，分批次加入到步骤S4中的持续搅拌的混凝土生产设备中，机械搅拌10-15min，即得基于废物再利用的特种混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述步骤S1中的混凝土生产设备，包括罐体结构(1)、混料组件(2)、旋转刮料机构(3)、研磨驱动机构(4)和密封驱转组件(5)，所述罐体结构(1)、混料组件(2)、旋转刮料机构(3)、研磨驱动机构(4)和密封驱转组件(5)同轴心设置；
其中，所述混料组件(2)位于罐体结构(1)内部且两者转动连接，所述密封驱转组件(5)位于罐体结构(1)顶部且两者卡接配合；
所述旋转刮料机构(3)和研磨驱动机构(4)均位于罐体结构(1)内部，且所述研磨驱动机构(4)位于旋转刮料机构(3)上方；其中，所述旋转刮料机构(3)与混料组件(2)固定连接，所述研磨驱动机构(4)与混料组件(2)顶部通过定位件连接；
所述研磨驱动机构(4)的研磨部分位于旋转刮料机构(3)内部。
3.根据权利要求2所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述罐体结构(1)包括有混料罐(101)，所述混料罐(101)顶部固定有中空半球体(102)；
所述混料罐(101)内表面靠近顶部位置通过第一支撑杆(103)固定有轴承(104)；
所述密封驱转组件(5)包括有密封盘(501)，所述密封盘(501)底部与中空半球体(102)顶部卡接配合；
所述密封盘(501)顶部安装有第一电机(502)，所述第一电机(502)输出端固定有第一转轴(503)，所述第一转轴(503)周侧面通过第一支杆固定有转动环(504)，所述转动环(504)底部固定有驱动卡件(505)。
4.根据权利要求3所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述混料组件(2)包括有混料转动柱(201)，所述混料转动柱(201)顶部固定有安装座(202)，所述安装座(202)上表面开设有若干定位槽(203)；
所述混料转动柱(201)周侧面与轴承(104)内表面固定连接，所述混料转动柱(201)周侧面设置有若干混料杆(204)。
5.根据权利要求4所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述旋转刮料机构(3)包括有支撑座(301)，所述支撑座(301)内表面与混料转动柱(201)周侧面固定连接；
所述支撑座(301)两端均固定有第二支撑杆(302)，所述第二支撑杆(302)一端固定有中空结构的球形研磨体(303)，所述球形研磨体(303)外表面固定有L形卡柱(304)，所述L形卡柱(304)与驱动卡件(505)间隙配合；
所述球形研磨体(303)外表面通过第二支杆固定有弧形刮板(305)，所述弧形刮板(305)与中空半球体(102)内表面滑动配合。
6.根据权利要求5所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述球形研磨体(303)内表面开设有筛孔结构，且所述球形研磨体(303)内底部同轴心转动连接有第二转轴(306)，所述第二转轴(306)周侧面沿周侧方向设置有若干弧形研磨板(307)，每个所述弧形研磨板(307)与球形研磨体(303)内表面间距不相同；
所述第二转轴(306)顶部开设有卡槽结构(308)。
7.根据权利要求6所述的一种基于废物再利用的特种混凝土，其特征在于，所述研磨驱动机构(4)包括有定位帽(401)，所述定位帽(401)内表面与安装座(202)间隙配合；
所述定位帽(401)上表面开设有若干定位孔(402)，所述定位孔(402)与定位槽(203)通过定位件连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于废物资源化利用的特种混凝土及其制备工艺，其特征在于，所述定位帽(401)外表面对称固定有两第三支撑杆(403)，所述第三支撑杆(403)一端固定有密封盖(404)，所述密封盖(404)底部与球形研磨体(303)顶部相贴合；
所述密封盖(404)顶部安装有第二电机(405)，所述第二电机(405)输出端固定有第三转轴(406)，所述第三转轴(406)底部设置有卡柱结构(407)，所述卡柱结构(407)与卡槽结构(308)间隙配合。
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