[发明专利]一种混凝土用改性铁尾矿活性掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土用改性铁尾矿活性掺合料及其制备方法，属于混凝土技术领域。

背景技术

铁尾矿是经铁矿石破碎（干磁选）、粉磨（湿磁选）、分选铁粉后的废弃物。近些年来，随着我国钢铁产业的迅猛发展，生产1吨铁粉会产生1.5吨的铁尾矿，铁尾矿的排放量逐年增加；目前，全中国已积累堆存铁尾矿上百亿吨，占用大量的土地、山川，同时破坏环境也危害生态。

目前，混凝土中一般使用30~50%的掺合料代替水泥，并使用各种外加剂以降低混凝土成本和提高性能；其中，所使用的混凝土掺合料多以矿渣粉和粉煤灰为主。近些年来，在一些大中城市，由于建筑规模急剧扩大，伴随着预拌混凝土产业也在全国迅速发展，由此带来了矿渣粉和粉煤灰的用量也急剧增加，从而导致矿渣粉作为混凝土掺合料出现短缺，进而使矿渣粉的价格不断升高。此外，随着环境保护意识的增强以及碳排放税的实施，火力发电在能源结构中所占比重会日益下降，电厂的粉煤灰排放预期会有明显的缩减，与之相矛盾的是混凝土的需求量仍然会以5%左右的速度递增，因此，寻求一种矿渣粉和粉煤灰在混凝土中的替代资源，就尤为迫切。

为了解决混凝土用量急剧增加以及矿渣粉和粉煤灰产量不足之间的矛盾，如果能够将铁尾矿完全代替矿渣粉以及粉煤灰用作混凝土掺合料，这样既可以解决铁尾矿堆积带来的环境问题又可以解决矿渣粉以及粉煤灰产量不足的问题。但是，在现有技术，由于铁尾矿的活性不够，因此在制备混凝土过程中，必须将铁尾矿与粉煤灰或矿渣粉或粉煤灰与矿渣粉混合物同时使用，才可以制备满足建筑用混凝土各项性能指标的混凝土。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中铁尾矿由于活性不够而必须和粉煤灰或矿渣粉混合使用才可以作为混凝土掺和料的问题，进而提供一种可以完全代替矿渣粉和粉煤灰用于混凝土的改性铁尾矿活性掺合料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土用改性铁尾矿活性掺合料，包括如下组分：铁尾矿、聚羧酸盐；其中，以铁尾矿的质量计，所述聚羧酸盐的添加量为0.2~0.6wt%；所述铁尾矿与所述聚羧酸盐的比表面积均为400~600m²/kg。

所述铁尾矿与所述聚羧酸盐的比表面积均为450~550m²/g。

以铁尾矿的质量计，所述铁尾矿中SiO₂含量大于50wt%。

以铁尾矿的质量计，所述铁尾矿中SiO₂含量大于80wt%。

以铁尾矿的质量计，所述铁尾矿中铁含量小于12wt%。

以铁尾矿的质量计，所述铁尾矿中铁含量小于8wt%。

所述聚羧酸盐的数均分子量为3000~6000。

一种制备所述混凝土用改性铁尾矿活性掺合料的方法，包括如下步骤：将特定量的上述铁尾矿和上述聚羧酸盐共磨至特定比表面积，制备得到所述混凝土用改性铁尾矿活性掺合料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述混凝土用改性铁尾矿活性掺合料，通过在铁尾矿中掺入0.2~0.6wt％的聚羧酸盐，同时将铁尾矿与聚羧酸盐的比表面积控制在400~600m²/kg范围内，聚羧酸盐一方面可以对该比表面积下的铁尾矿起到分散作用，另一方面其可以直接吸附于铁尾矿表面，在制备混凝土过程中聚羧酸盐首先直接与铁尾矿作用，便于提高铁尾矿在混凝土中的水化活性，使得本发明所述铁尾矿可以完全代替矿渣粉及粉煤灰用于混凝土掺合料。本发明所述铁尾矿活性掺合料替代矿渣粉以及粉煤灰用于混凝土中可配制C10～C100泵送混凝土，并可以满足建筑用混凝土各项性能指标，在建设工程中有广阔的应用前景。此外，通过发明人的不断研究发现，铁尾矿与粉煤灰或矿渣粉不同，其活性并不会随着比表面积的不断增大而增大，当控制铁尾矿与聚羧酸盐的比表面积均为特定比表面积时，铁尾矿与聚羧酸盐的协同作用具有优异效果，从而使得铁尾矿可以完全代替矿渣粉与粉煤灰作为混凝土活性掺合料。

（2）本发明所述混凝土用改性铁尾矿活性掺合料，进一步控制所述铁尾矿与聚羧酸盐的比表面积为450~550m²/kg时，该铁尾矿活性掺合料能够具有最佳活性，与采用其它掺合料拌制的混凝土相比，具有流动性好、保水性好、粘聚性适宜、密实性好和碳化低的特征。