CN114920480A - 利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了绿色建筑材料领域的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，包括以下步骤，S1，研磨细铜矿渣、炉渣灰和石灰成粉末状；S2，对磷石膏进行浮选后得含水浮选石膏粉料进行化学改性备用处理；S3，添加化学添加剂到研磨混合物中；S4,将混合物破碎和研磨至比表面积大于400m2/kg和全部能通过45μm方孔筛的细度。采用本技术方案后铜矿渣和炉渣灰及其磷石膏充分得到处理和利用，不用花费用去处理填埋。最终制造出的掺合料性能远远好于目前市面的掺合料，活性指数高，可以代替更多的水泥，降低能耗和碳排放。变废为宝，绿色环保，既处理了垃圾，也产生了经济价值；还可以降低水化热，提高混凝土耐久性，提高抗渗抗硫酸盐侵蚀能力。

Description

利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法
技术领域
本发明属于绿色建筑材料领域，具体是利用固体废弃物生产高强高性能混凝土用矿物掺合料的方法。
背景技术
水泥主要由熟料和掺合料及其天然二水石膏组成；粉煤灰，矿粉属于掺合料，既可以用来生产水泥，也可以用来生产混凝土；混凝土由水泥和掺合料，砂和石，还有外加剂组成，需要达到一定的抗压强度和耐久性等级，混凝土性能由配合比及其原材料的性能决定，其中原材料的性能起到重要作用。
目前铜矿渣和磷石膏主要是当垃圾运走后填埋，磷石膏部分用来做改性磷石膏后当水泥调凝剂，但是利用率太低，消耗量太少。有少部分铜矿渣固体废弃物用来生产PC砖等充当类似石子的作用，经济效益低，资源浪费严重，只是利用硬度的物理性质，没有发挥化学作用，而且利用率太低。磷石膏还会污染水源和环境，需要处理后才能填埋，处理和填埋成本也非常高。
本文是充分利用固体废弃物来生产掺合料，同时利用磷石膏、添加剂及其石灰，用的种类更多、相互补充，生产出来的掺合料的性能更好，可以达到优质粉煤灰和矿粉的检测标准，也可以达到接近水泥甚至超过水泥的性能；活性指数更高，可以代替更多的水泥，降低能耗和碳排放，变废为宝，绿色环保，既处理了垃圾，也产生了经济价值；还可以降低水化热，提高混凝土耐久性，提高抗渗抗硫酸盐侵蚀能力。对于水泥和混凝土生产中利用铜矿开采冶炼产生的大量的废弃物和磷石膏，变废为宝，具有很大的意义，因为这些废弃物既污染环境，又需要填埋处理，浪费大量土地资源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是充分利用固体废弃物，变废为宝，既省去了处理废弃物的费用，又能发挥价值，节能环保，降低能耗，降低混凝土的水泥用量和碳排放。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：1.包括以下步骤，
S1，研磨细铜矿渣、炉渣灰和石灰成粉末状；
S2，对磷石膏进行浮选后得含水浮选石膏粉料进行化学改性备用处理；
S3，添加化学添加剂到研磨混合物中；
S4,将混合物破碎和研磨至比表面积大于400m2/kg和全部能通过45μm方孔筛的细度。
进一步，所述S1中对于细铜矿渣和炉渣灰经过破碎机破碎和研磨机研磨，研磨规格为比表面积大于600m2/kg，随后由斗式提升机送入石灰料。
进一步，所述S2中复合浮选剂包括聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐混合而成。
进一步，所述聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐的重量比为3.5:1。
进一步，所述S3中化学添加剂包括硫酸钠、硫代硫酸钠、硅酸钠、甲酸钙等无机盐和三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺等醇胺类有机物。
进一步，所述S3中化学添加剂的无机盐和醇胺类有机物比例为150-300:2-8。
进一步，所述S4中混合物研磨前利用电磁干燥，干燥的温度为90-105℃，干燥的时间为3h。
采用上述方案后实现了以下有益效果：通过利用磷石膏的主要成分硫酸钙，再利用一部分石灰，加上特定的添加剂补充和激发，制备出来的掺合料不仅可以达到粉煤灰检测标准，还能达到矿粉的检测标准，即可以当粉煤灰或者矿粉使用，需水比小、烧失量低。
1.制备出来的掺合料固废弃物利用率高，性能好，抗压强度高，可以节约大量水泥。
2.本掺合料还可以降低水化热，提高混凝土耐久性，抗渗抗硫酸盐侵蚀。
3.处理和利用更多的磷石膏，保护环境，磷石膏污染水源、填埋成本高。
4.铜矿渣和炉渣灰充分得到处理和利用，不用花费用去处理填埋，节约土地，避免扬尘。
5.最终制造出的掺合料性能远远好于目前市面的掺合料，活性指数高，可以代替更多的水泥，降低能耗和碳排放。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法具体实施过程如下：包括以下步骤：
1.研磨细铜矿渣、炉渣灰和石灰成粉末状，对于细铜矿渣和炉渣灰经过破碎机破碎和研磨机研磨，研磨规格为比表面积大于600m2/kg，随后加入石灰研磨。
2.对磷石膏进行浮选后得含水浮选石膏料,复合浮选剂为聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐混合而成,聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐的重量比为3.5:1；再对磷石膏添加矿粉、硅酸钠、氢氧化钠做改性处理，配置好混合物。
3.添加硫酸钠、硅酸钠、三乙醇胺到研磨混合物中,再加入改性磷石膏，混合均匀。
4.105℃干燥后，研磨混合物至比表面积大于400m2/kg和全部能通过45μm方孔筛的细度。
按照S105级矿粉和I级粉煤灰标准进行试验检测，各项指标都能检测合格。
性能测试：拌制ABCD四组混凝土做对比试验，其中A作为对照组，其中B、C、D作为实验组，A用60％的水泥，40％的掺合料拌制混凝土，B和C都用60％的水泥，B组40％的I级粉煤灰，C组40％的S105级矿粉，D组用纯水泥，其余材料和配合比完全一样，比较四组混凝土的流动性，粘聚性，保水性各方面性能，成型试件，进行7天和28天抗压强度、耐久性能数据对比，配合比和试验数据如表1和表2所示：对比试验结果。
表1混凝土配合比
Figure BDA0003731875470000031
表2混凝土性能数据和耐久性等级
Figure BDA0003731875470000032
Figure BDA0003731875470000041
结果显示，本次生产的掺合料的混凝土A组新拌性能各方面数据都最好，而且A组28天抗压强度超过D组纯水泥的抗压强度，A组的抗渗、抗冻、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能也更好。既能利用固体废弃物，节约处理废弃物的费用，绿色环保，低碳经济，又能制造出性能更好的掺合料，产生经济效益。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，研磨细铜矿渣、炉渣灰和石灰成粉末状；
S2，对磷石膏进行浮选后得含水浮选石膏粉料进行化学改性备用处理；
S3，添加化学添加剂到研磨混合物中；
S4,将混合物破碎和研磨至比表面积大于400m2/kg和全部能通过45μm方孔筛的细度。
2.根据权利要求1所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述S1中对于细铜矿渣和炉渣灰经过破碎机破碎和粉磨机粉磨，粉磨规格为比表面积大于600m2/kg，随后由斗式提升机送入石灰料粉磨。
3.根据权利要求1所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述S2中复合浮选剂包括聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐混合而成。
4.根据权利要求3所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述聚氧丁烯醇二硫代磷酸盐和烃基二硫代碳酸盐的重量比为3.5:1。
5.根据权利要求1所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述S2中化学改性剂包括石灰、矿粉和氢氧化钠等碱性物质。
6.根据权利要求1所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述S3中化学添加剂包括硫酸钠、硫代硫酸钠、硅酸钠、甲酸钙等无机盐和三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺等醇胺类有机物。
7.根据权利要求6所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述化学添加剂的无机盐和醇胺类有机物比例为150-300:2-8。
8.根据权利要求1所述的利用固体废弃物生产高强高性能混凝土矿物掺合料的方法，其特征在于：所述S4中混合物研磨前利用电磁干燥，干燥的温度为90-105℃，干燥的时间为3h。
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