CN116460981A - 一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备，属于混凝土制备领域，包括制备工艺和物料混合罐，制备工艺通过熟料预制、组分称取、干料混合、湿料混合和限位添加进行制备，物料混合罐的外表面设置有混合电机，物料混合罐的底部设置有稳定支架，物料混合罐的外表面转动连接有尾矿处理罐，尾矿处理罐的内壁设置有尾矿混合机构，物料混合罐的内壁设置有混合控制机构。本发明在需要对尾矿替代部分水泥熟料时，通过尾矿混合机构对尾矿中氧化铝与氢氧化钠溶液反应，对氧化铁进行过滤，接着通过注入过量二氧化碳与氢氧化铝溶液反应生成氧化铝，注入到物料混合罐中，避免直接加入尾矿导致氧化铁对颜色和水泥强度造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，尤其涉及一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备。
背景技术
超高性能混凝土指那种抗压强度在150MPa以上，并且具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料的统称，主要由硅灰、水泥、减水剂、细骨料及钢纤维等材料组成，依照更大密实度原理构建，从而可使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减至更少，提升混凝土原有的抗压和抗拉伸性能，高流动性饰面超高性能混凝土是以白色硅酸盐水泥为原料，在与其他强度提升添加材料搅拌混合时添加减水剂，以减少单位用水量，提高混凝土拌合物的流动性。
目前在高性能混凝土形成过程中，需要添加熟料和骨料，在添加过程中可通过添加铁尾矿石替代一部分熟料，实现节能减排，在传统铁尾矿石添加过程仅通过破碎尾矿石，将破碎后的尾矿石粉添加到搅拌的混凝土中，但由于铁尾矿石中存在氧化铁、氧化钙和氧化铝等多种物质，在将含有氧化铁的尾矿石投入到混凝土中，会增加原有添加塑料C4AF熟料的成分减少C3A熟料，导致水泥强度下降，同时氧化铁呈红棕色，在添加过多时，会对白色硅酸盐水泥颜色干扰，故在添加铁尾矿石中需对其中的氧化铁部分进行去除，避免对水泥造成影响。
因此，我们提出一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中铁尾矿石当做熟料直接添加至水泥中影响其性能强度和颜色的问题，而提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备，包括以下制备步骤：
S1：熟料预制，破碎现有铁尾矿石，并通过氢氧化钠溶液与氧化铝反应，过滤氧化铁，并对除杂后的氢氧化铝溶液注入过量二氧化碳水溶液，提取氧化铝；
S2：组分称取，对饰面超高性能混凝土组分进行称取，并按照干料和湿料分成两部分；
S3：干料混合，将称取后的干粉投放到搅拌混合设备中，进行干料搅拌混合；
S4：湿料混合，在干料初步混合搅拌后，通过将减水剂溶液、水和湿润氧化铝投放到搅拌混合设备中，与搅拌后的混合干料进行混合；
S5：纤维添加，将钢纤维和玻璃纤维添加至熟料和干料混合后的搅拌设备中，进行搅拌混合。
优选地，在步骤S1中，铁尾矿石含有氧化铁、氧化钙和氧化铝，通过氢氧化钠水溶液与铁尾矿石内部氧化铝和氧化钙反应，并通过过滤氧化铁杂质。
优选地，在步骤S2中，饰面超高性能混凝土原料组成为：水泥、硅灰、掺和料、微纳活性材料、石英粉、石英砂、钢纤维、减水剂和氢氧化铝溶液。
优选地，一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，包括物料混合罐，所述物料混合罐的外表面设置有混合电机，所述物料混合罐的底部设置有稳定支架，所述物料混合罐的外表面转动连接有尾矿处理罐，所述尾矿处理罐的内壁设置有尾矿混合机构，所述物料混合罐的内壁设置有混合控制机构；
所述尾矿混合机构包括固定连接于尾矿处理罐内侧的物料混合叶，所述尾矿处理罐的顶部固定连通有注液管，所述注液管注入有氢氧化钠溶液，且所述尾矿处理罐和物料混合罐与氢氧化钠溶液接触一侧设置有耐腐蚀层，所述尾矿处理罐的顶部开设有尾矿进料口，所述尾矿处理罐的顶部开设有滤渣出口，滤渣出口内壁转动连接有密封盖，且所述尾矿处理罐的底部固定连通有尾矿利用罐，所述尾矿处理罐的内壁固定连接有混合圈；
所述混合控制机构包括转动连接于物料混合罐内壁的融合封闭盖，所述混合圈的内侧固定连接有单向卡接棘轮，所述混合圈的内侧与融合封闭盖外表面通过单向卡接棘轮活动连接，所述尾矿处理罐的外表面固定连接有余热利用套筒，所述余热利用套筒的内壁滑动连接有气压阀，所述余热利用套筒的内壁固定连通有注水管，且所述余热利用套筒的内壁固定连通有充气管。
优选地，所述物料混合叶设置有三个，三个所述物料混合叶旋转分布于尾矿处理罐的内侧，所述物料混合叶倾斜设置，且所述物料混合叶的内侧开设有封闭槽。
优选地，所述尾矿利用罐的内壁转动连接有过滤网，所述尾矿处理罐的内壁转动连接有与尾矿进料口卡接的气压密封盖。
优选地，所述融合封闭盖的外表面固定连接有封闭控制滑杆，所述封闭控制滑杆的外表面与单向卡接棘轮的内侧单向卡接。
优选地，所述融合封闭盖位于物料混合叶底部，所述融合封闭盖设置有多个，多个所述融合封闭盖旋转分布于物料混合罐的内壁，且所述融合封闭盖的内侧设置有密封垫。
优选地，所述气压阀的内壁固定连接有气压密封弹性部件，所述充气管向尾矿处理罐内部输送二氧化碳。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、通过设置有尾矿处理罐、物料混合液和注液管等装置，在需要对尾矿替代部分水泥熟料时，通过尾矿混合机构对尾矿中氧化铝与氢氧化钠溶液反应，对氧化铁进行过滤，接着通过注入过量二氧化碳与氢氧化铝溶液反应生成氧化铝，注入到物料混合罐中，避免直接加入尾矿导致氧化铁对颜色和水泥强度造成影响，从而解决了上述背景技术中提到的现有技术中铁尾矿石当做熟料直接添加至水泥中影响其性能强度和颜色的问题。
2、通过设置有融合封闭盖、单向卡接棘轮和余热利用套筒等装置，在尾矿与氢氧化钠反应过程中，会产生大量热量，通过余热利用套筒对产生的热量进行捕捉，接着在反应一段时间后，通过注入过量二氧化碳水溶液需要加热与氢氧化铝反应，将余热利用套筒收集的热能注入到尾矿利用罐内部，提高资源利用效率，达到节能减排的效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺的流程框图；
图2为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备的整体结构示意图；
图3为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备的尾矿处理罐结构示意图；
图4为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备的尾矿处理罐内部结构示意图；
图5为本发明图4中A处结构的放大图；
图6为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备的物料混合叶和混合圈结构组合示意图；
图7为本发明提出的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备的整体结构横截面示意图；
图8为本发明图7中B处结构的放大图。
图中：1、物料混合罐；2、尾矿处理罐；3、尾矿混合机构；31、物料混合叶；32、注液管；33、尾矿利用罐；331、过滤网；34、混合圈；35、气压密封盖；4、混合控制机构；41、融合封闭盖；411、封闭控制滑杆；42、单向卡接棘轮；43、余热利用套筒；44、气压阀；45、注水管；46、充气管。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例为一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备；
如图1所示，一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺及其设备，包括以下制备步骤：
S1：熟料预制，破碎现有铁尾矿石，并通过氢氧化钠溶液与氧化铝反应，过滤氧化铁，并对除杂后的氢氧化铝溶液注入过量二氧化碳水溶液，提取氧化铝；
S2：组分称取，对饰面超高性能混凝土组分进行称取，并按照干料和湿料分成两部分；
S3：干料混合，将称取后的干粉投放到搅拌混合设备中，进行干料搅拌混合；
S4：湿料混合，在干料初步混合搅拌后，通过将减水剂溶液、水和湿润氧化铝投放到搅拌混合设备中，与搅拌后的混合干料进行混合；
S5：纤维添加，将钢纤维和玻璃纤维添加至熟料和干料混合后的搅拌设备中，进行搅拌混合。
通过上述技术方案，在步骤S1中，铁尾矿石含有氧化铁、氧化钙和氧化铝，通过氢氧化钠水溶液与铁尾矿石内部氧化铝和氧化钙反应，并通过过滤氧化铁杂质；
基于上述，在步骤S2中，饰面超高性能混凝土原料组成为：水泥、硅灰、掺和料、微纳活性材料、石英粉、石英砂、钢纤维、减水剂和氢氧化铝溶液；
基于上述，在进行干料混合和湿料混合时，将原材料倒入物料混合罐1内部，通过混合电机带动物料混合罐1旋转，对物料进行搅拌混合，物料混合罐1内部的搅拌混合部件为现有搅拌螺旋叶。
如图2-8所示，一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，包括物料混合罐1，物料混合罐1的外表面设置有混合电机，物料混合罐1的底部设置有稳定支架，物料混合罐1的外表面转动连接有尾矿处理罐2，尾矿处理罐2的内壁设置有尾矿混合机构3，物料混合罐1的内壁设置有混合控制机构4。
通过上述技术方案，通过将原材料倒入物料混合罐1内，在混合电机带动物料混合罐1旋转时，通过尾矿处理罐2将需要处理的尾矿投入其中，并注入氢氧化钠溶液，通过尾矿混合机构3对尾矿与碱性溶液充分混合提高对尾矿的处理效率，与氧化铝进行反应，生成氢氧化铝溶液，同时将不与氢氧化钠溶液反应的氧化铁置于尾矿处理罐2顶部，在首次反应后，接着通过混合控制机构4向尾矿处理罐2内壁注入过量二氧化碳，与氢氧化铝生成氧化铝，并将其替代部分熟料流动到物料混合罐1中，同时过量二氧化碳水溶液会对未完全反应的碱性氢氧化钠溶液中和，避免对混凝土制备造成影响。
实施例二
本实施例为一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备的尾矿混合机构；
如图2-6所示，尾矿混合机构3包括固定连接于尾矿处理罐2内侧的物料混合叶31，尾矿处理罐2的顶部固定连通有注液管32，注液管32注入有氢氧化钠溶液，且尾矿处理罐2和物料混合罐1与氢氧化钠溶液接触一侧设置有耐腐蚀层，尾矿处理罐2的顶部开设有尾矿进料口，尾矿处理罐2的顶部开设有滤渣出口，滤渣出口内壁转动连接有密封盖，且尾矿处理罐2的底部固定连通有尾矿利用罐33，尾矿处理罐2的内壁固定连接有混合圈34。
通过上述技术方案，在将铁尾矿从尾矿进料口注入到尾矿处理罐2内部，接着通过物料混合叶31带动在尾矿处理罐2内部的氢氧化钠溶液围绕物料混合罐1进行旋转，然后通过尾矿利用罐33对过滤后的氧化铁固体进行分割，使得尾矿利用罐33内部氢氧化铝溶液与后续注入的过量二氧化碳反应，生成氧化铝替代混凝土原材料中的部分熟料，加速尾矿与氢氧化钠溶液之间的反应速度，达到加速混合过滤氧化铁的效果。
具体的，物料混合叶31设置有三个，三个物料混合叶31旋转分布于尾矿处理罐2的内侧，物料混合叶31倾斜设置，且物料混合叶31的内侧开设有封闭槽。
通过上述技术方案，在物料混合叶31不动，内部溶液随着物料混合罐1的转动，产生阻力，使得内部溶液流动产生逆流分支，与溶液主流汇合，起到搅拌混合的作用；
基于上述更进一步的，物料混合叶31设置于过滤网331底部，在物料混合罐1旋转过程，对过滤网331底部的溶液进行阻挡，增大未反应的氢氧化钠溶液与尾矿表面的接触面积，从而加速反应过程。
具体的，尾矿利用罐33的内壁转动连接有过滤网331，尾矿处理罐2的内壁转动连接有与尾矿进料口卡接的气压密封盖35。
通过上述技术方案，在混合电机正向旋转时，带动气压密封盖35打开，通过过滤网331对溶液中不反应的颗粒进行过滤，接着在需要对尾矿处理罐2封闭时，通过物料混合罐1的旋转，气压密封盖35对尾矿处理罐2的内壁进行封闭，从而在注入二氧化碳过程中，确保尾矿处理罐2内部保持为封闭，便于二氧化炭通过增大压强，产生过量二氧化碳溶液；
基于上述更进一步的，在过滤网331顶部的物料混合罐1外侧设置有封闭圈，在物料混合罐1正向旋转时与气压密封盖35的底部滑动连接，对尾矿进料口进行封闭，在反向旋转时将气压密封盖35反向推动，打开尾矿进料口，同时在尾矿处理罐2内顶壁设置有限制气压密封盖35的滑动位置，使其旋转范围端点为打开和封闭尾矿进料口的位置。
实施例三
本实施例为一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备的尾矿混合控制机构；
如图7和图8所示，混合控制机构4包括转动连接于物料混合罐1内壁的融合封闭盖41，混合圈34的内侧固定连接有单向卡接棘轮42，混合圈34的内侧与融合封闭盖41外表面通过单向卡接棘轮42活动连接，尾矿处理罐2的外表面固定连接有余热利用套筒43，余热利用套筒43的内壁滑动连接有气压阀44，气压阀44的内壁固定连接有气压密封弹性部件，充气管46向尾矿处理罐2内部输送二氧化碳，余热利用套筒43的内壁固定连通有注水管45，且余热利用套筒43的内壁固定连通有充气管46。
通过上述技术方案，在物料混合罐1正向旋转时，对内部溶液流动方向产生逆流，同时通过混合圈34带动融合封闭盖41处于封闭状态，在物料混合罐1逆向旋转一定角度时，打开融合封闭盖41，将反应后生成的氧化铝混合液注入到物料混合罐1内部，完成熟料替代，达到物料混合罐1与尾矿处理罐2溶液流动可控的效果；
基于上述，在铁尾矿中还含有氧化钙，在与足量的氢氧化钠水溶液内的水反应生成氢氧化钙，并产生热量，同时在氧化铝与足量的氢氧化钠溶液反应时也会产生热量，此时在尾矿利用罐33外表面通过余热利用套筒43对余热进行吸收，接着在通过充气管46向尾矿利用罐33内注入过量二氧化碳时，利用产生的热量提供给过量二氧化碳水溶液中的碳酸与氢氧化铝进行反应生成氧化铝；
基于上述更进一步的，在二氧化炭注入余热利用套筒43内部时，导通气压阀44，使得余热利用套筒43内部的热水进入尾矿利用罐33，同时物料混合罐1正向旋转，使得尾矿利用罐33内部处于封闭状态，在过量二氧化碳注入时，会增大内部气压，加速二氧化碳溶于水的速度。
具体的，融合封闭盖41的外表面固定连接有封闭控制滑杆411，封闭控制滑杆411的外表面与单向卡接棘轮42的内侧单向卡接，融合封闭盖41位于物料混合叶31底部，融合封闭盖41设置有多个，多个融合封闭盖41旋转分布于物料混合罐1的内壁，且融合封闭盖41的内侧设置有密封垫。
通过上述技术方案，在正向旋转物料混合罐1时，单向卡接棘轮42背面带动融合封闭盖41对流通到物料混合罐1内部的流通孔进行封闭，接着在逆向旋转物料混合罐1时，通过单向卡接棘轮42带动融合封闭盖41打开，将反应后产物流动到物料混合罐1内部，完成对融合封闭盖41的开关控制。
本发明通过将原材料倒入物料混合罐1内，在混合电机带动物料混合罐1旋转时，通过尾矿处理罐2将需要处理的尾矿投入其中，并注入氢氧化钠溶液，通过尾矿混合机构3对尾矿与碱性溶液充分混合提高对尾矿的处理效率，与氧化铝进行反应，生成氢氧化铝溶液，同时将不与氢氧化钠溶液反应的氧化铁置于尾矿处理罐2顶部，在首次反应后，接着通过混合控制机构4向尾矿处理罐2内壁注入过量二氧化碳，与氢氧化铝生成氧化铝，并将其替代部分熟料流动到物料混合罐1中，完成尾矿重复利用替代熟料制备饰面超高性能混凝土的操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1：熟料预制，破碎现有铁尾矿石，并通过氢氧化钠溶液与氧化铝反应，过滤氧化铁，并对除杂后的氢氧化铝溶液注入过量二氧化碳水溶液，提取氧化铝；
S2：组分称取，对饰面超高性能混凝土组分进行称取，并按照干料和湿料分成两部分；
S3：干料混合，将称取后的干粉投放到搅拌混合设备中，进行干料搅拌混合；
S4：湿料混合，在干料初步混合搅拌后，通过将减水剂溶液、水和湿润氧化铝投放到搅拌混合设备中，与搅拌后的混合干料进行混合；
S5：纤维添加，将钢纤维和玻璃纤维添加至熟料和干料混合后的搅拌设备中，进行搅拌混合。
2.根据权利要求1所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺，其特征在于，在步骤S1中，铁尾矿石含有氧化铁、氧化钙和氧化铝，通过氢氧化钠水溶液与铁尾矿石内部氧化铝和氧化钙反应，并通过过滤氧化铁杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备工艺，其特征在于，在步骤S2中，饰面超高性能混凝土原料组成为：水泥、硅灰、掺和料、微纳活性材料、石英粉、石英砂、钢纤维、减水剂和氢氧化铝溶液。
4.一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，包括物料混合罐(1)，其特征在于，所述物料混合罐(1)的外表面设置有混合电机，所述物料混合罐(1)的底部设置有稳定支架，所述物料混合罐(1)的外表面转动连接有尾矿处理罐(2)，所述尾矿处理罐(2)的内壁设置有尾矿混合机构(3)，所述物料混合罐(1)的内壁设置有混合控制机构(4)；
所述尾矿混合机构(3)包括固定连接于尾矿处理罐(2)内侧的物料混合叶(31)，所述尾矿处理罐(2)的顶部固定连通有注液管(32)，所述注液管(32)注入有氢氧化钠溶液，且所述尾矿处理罐(2)和物料混合罐(1)与氢氧化钠溶液接触一侧设置有耐腐蚀层，所述尾矿处理罐(2)的顶部开设有尾矿进料口，所述尾矿处理罐(2)的顶部开设有滤渣出口，滤渣出口内壁转动连接有密封盖，且所述尾矿处理罐(2)的底部固定连通有尾矿利用罐(33)，所述尾矿处理罐(2)的内壁固定连接有混合圈(34)；
所述混合控制机构(4)包括转动连接于物料混合罐(1)内壁的融合封闭盖(41)，所述混合圈(34)的内侧固定连接有单向卡接棘轮(42)，所述混合圈(34)的内侧与融合封闭盖(41)外表面通过单向卡接棘轮(42)活动连接，所述尾矿处理罐(2)的外表面固定连接有余热利用套筒(43)，所述余热利用套筒(43)的内壁滑动连接有气压阀(44)，所述余热利用套筒(43)的内壁固定连通有注水管(45)，且所述余热利用套筒(43)的内壁固定连通有充气管(46)。
5.根据权利要求4所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，其特征在于，所述物料混合叶(31)设置有三个，三个所述物料混合叶(31)旋转分布于尾矿处理罐(2)的内侧，所述物料混合叶(31)倾斜设置，且所述物料混合叶(31)的内侧开设有封闭槽。
6.根据权利要求4所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，其特征在于，所述尾矿利用罐(33)的内壁转动连接有过滤网(331)，所述尾矿处理罐(2)的内壁转动连接有与尾矿进料口卡接的气压密封盖(35)。
7.根据权利要求4所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，其特征在于，所述融合封闭盖(41)的外表面固定连接有封闭控制滑杆(411)，所述封闭控制滑杆(411)的外表面与单向卡接棘轮(42)的内侧单向卡接。
8.根据权利要求4所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，其特征在于，所述融合封闭盖(41)位于物料混合叶(31)底部，所述融合封闭盖(41)设置有多个，多个所述融合封闭盖(41)旋转分布于物料混合罐(1)的内壁，且所述融合封闭盖(41)的内侧设置有密封垫。
9.根据权利要求4所述的一种高流动性饰面超高性能混凝土制备设备，其特征在于，所述气压阀(44)的内壁固定连接有气压密封弹性部件，所述充气管(46)向尾矿处理罐(2)内部输送二氧化碳。
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