CN113943136A - 一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法，混凝土按每立方米重量计，由216～240kg水泥、8.875kg～35.5kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.20～1.26kg减水剂和103.5～115.0kg水制成；制备方法是先将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；再依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌；然后将水分两次加入搅拌机中，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；再将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣后注入模具成型；最后放置进行脱模，将成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护；本发明可以减少尾矿堆积、尾矿库溃坝所造成的环境污染，实现废物利用，具有好的经济和社会意义。

Description

一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物建材化利用技术领域，具体涉及一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法。
背景技术
采矿业是混合废物最大的生产者之一，尾矿是矿石经过选取精矿后剩余的废渣。由于钼是不锈钢和超合金中广泛使用的金属合金化剂，用于抗腐蚀和提高强度，通常与其他金属结合使用，因此在冶炼过程中不可避免地会产生大量的钼尾矿。
目前钼尾矿的常规处理方法仍然是将其堆放在尾矿池中，不仅占用了大量土地的资源，而且造成周围土壤、水和空气的污染；钼尾矿会发生过尾矿库溃坝事故，造成大量人员伤亡，尾矿巨大堆积造成的严重危害。
现有混凝土的原材料缺乏严重，探索钼尾矿的建材化利用具有非常好的经济和社会意义，目前还没有发现相关文献公开。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土及其制备方法，可以减少尾矿堆积、尾矿库溃坝所造成的环境污染，实现废物利用，具有好的经济和社会意义。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其中钼尾矿替代水泥浆料的替代率最高达10％，按每立方米重量计，由216～240kg水泥、8.875kg～35.5kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.20～1.26kg减水剂和103.5～115.0kg水制成。
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥。
所述钼尾矿的粒径为0.52μm～0.25mm。
所述砂的粒径为0.16-5mm，细度模数为2.43，为中砂。
所述石子的粒径为5～20mm。
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s～1min，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌45s～1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣20～30s后注入模具成型；
步骤五，放置1d后进行脱模，将成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护。
本与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
1、本发明中加入钼尾矿作为混凝土辅助胶凝材料，钼尾矿中含有SiO2、Al2O3和CaO等化学成分，与普通硅酸盐水泥化学成分相似，这些物质在制备混凝土过程中具有一定的潜在水化活性，可促进水泥水化反应。
2、本发明中加入钼尾矿替代水泥浆料，一方面可通过减少水泥浆料含量来增加钼尾矿的使用量，将固体废弃物钼尾矿利用起来，提高钼尾矿的利用率；另一方面，有助于降低水泥消耗和混凝土生产的碳足迹，减少环境污染；解决了混凝土的原材料缺乏严重的问题，为建筑行业提供了一种环保、节能的绿色混凝土，具有非常好的经济效益和社会意义。
3、本发明中使用钼尾矿替代水泥浆料，由于混凝土硬化后会出现干燥收缩，且硬化水泥浆料的收缩构成了混凝土收缩的主要部分，因此可以通过减少水泥浆料含量来减少这种干燥收缩。
4、本发明中钼尾矿替代率达到10％，在保证混凝土的强度下，较大程度的提高了钼尾矿的掺量，降低高成本的水泥用量；同时钼尾矿粉粒径小于水泥，能够起到填充作用，提高钼尾矿混凝土的密实度，降低混凝土孔隙率。
附图说明
图1为实施例1-4替代水泥浆料钼尾矿混凝土和对比例的立方体抗压强度柱状图。
图2为实施例1-4替代水泥浆料钼尾矿混凝土和对比例的劈裂抗拉强度柱状图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做详细描述。以下实施例中，混凝土立方体抗压强度参数的检测和劈裂抗拉强度参数的检测均通过WAW-2000KN万能试验机进行，混凝土孔隙率参数的检测均通过MacroMR12-150H-I大孔径核磁共振成像分析仪进行。
实施例1，一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，按每立方米重量计，由234kg水泥、8.875kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.214kg减水剂和112.13kg水制成，其中钼尾矿替代率达到2.5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
实施例2，一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，按每立方米重量计，由228kg水泥、17.75kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.23kg减水剂和109.25kg水制成，其中钼尾矿替代率达到5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
实施例3，一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，按每立方米重量计，由222kg水泥、26.625kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.243kg减水剂和106.38kg水制成，其中钼尾矿替代率达到7.5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
实施例4，一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，按每立方米重量计，由216kg水泥、35.5kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.26kgkg减水剂和103.5kg水制成，其中钼尾矿替代率达到10％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
对实施例1-4替代水泥浆料钼尾矿混凝土，根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度检测试验，然后对28天试块进行孔隙率检测，检测结果见表1和表2。
对比例，依次将粒径为5～20mm的石子1445kg、标号为42.5的普通硅酸盐水泥240kg、PCA聚羧酸高性能减水剂1.2kg和粒径为0.16～5mm的砂620kg加入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，搅拌均匀得到混合物；再将水115kg平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min，将拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm，标准养护28天，根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》分别对28天试块进行混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度检测，然后对28天试块进行孔隙率检测，检测结果见表1和表2。
表1养护28天混凝土立方体抗压强度和抗拉强度检测结果
序号 替代率(％) 抗压强度(MPa) 抗拉强度(MPa)
实施例1 2.5 43.0 2.64
实施例2 5 35.3 2.26
实施例3 7.5 43.4 2.86
实施例4 10 45.6 2.91
对比例 0 50.1 2.70
表2养护28天混凝土孔隙率检测结果
序号 替代率(％) 混凝土孔隙率(％)
实施例1 2.5 1.6391
实施例2 5 2.0088
实施例3 7.5 1.0706
实施例4 10 1.0616
对比例 0 1.1044
通过表1、表2和图1、图2可知，在水泥、砂、石子、水和减水剂的基础上，通过添加钼尾矿替代水泥浆的方式，在适宜的替代率下能够保证混凝土立方体抗压强度，增强劈裂抗拉强度，降低混凝土孔隙率，从而提高了其抗冲击性能。

Claims (10)

1.一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其特征在于：按每立方米重量计，由216～240kg水泥、8.875kg～35.5kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.20～1.26kg减水剂和103.5～115.0kg水制成；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的粒径为0.52μm～0.25mm；
所述砂的粒径为0.16-5mm，细度模数为2.43，为中砂；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s～1min，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌45s～1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣20～30s后注入模具成型；
步骤五，放置1d后进行脱模，将成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护。
3.一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其特征在于：按每立方米重量计，由234kg水泥、8.875kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.214kg减水剂和112.13kg水制成，其中钼尾矿替代率达到2.5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
4.根据权利要求3所述的一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
5.一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其特征在于：按每立方米重量计，由228kg水泥、17.75kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.23kg减水剂和109.25kg水制成，其中钼尾矿替代率达到5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
6.根据权利要求5所述的一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
7.一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其特征在于：按每立方米重量计，由222kg水泥、26.625kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.243kg减水剂和106.38kg水制成，其中钼尾矿替代率达到7.5％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
8.根据权利要求7所述的一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
9.一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土，其特征在于：按每立方米重量计，由216kg水泥、35.5kg钼尾矿、620kg砂、1445kg石子、1.26kgkg减水剂和103.5kg水制成，其中钼尾矿替代率达到10％；
所述水泥是标号为42.5的普通硅酸盐水泥；
所述钼尾矿的平均粒径为67.86μm；
所述砂的粒径为0.16-5mm；
所述石子的粒径为5～20mm；
所述减水剂为PCA聚羧酸高性能减水剂，减水剂掺量为水泥、钼尾矿搅拌均匀组成胶凝材料重量的0.5％。
10.根据权利要求9一种替代水泥浆料钼尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将水泥、钼尾矿按所述配比称量材料，搅拌均匀组成胶凝材料，再将称量好的减水剂与胶凝材料混合，搅拌均匀；
步骤二，依次向搅拌机中加入石子、胶凝材料和砂，倒入搅拌机中进行干拌，搅拌时间为45s，使其搅拌均匀；
步骤三，将水以称重质量平分为两份分两次倒入搅拌机中，每次搅拌1min；第二次加入水搅拌后，浆体搅拌均匀，替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物制作完成；
步骤四，将替代水泥浆料钼尾矿混凝土拌合物振捣30s后注入模具成型，根据GBJ107-87，制作混凝土试件100mm×100mm×100mm；
步骤五，放置1d后进行脱模，将硬化成型后的替代水泥浆料钼尾矿混凝土进行保潮养护，标准养护28天。
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