[发明专利]铁尾矿-脱硫灰-钢渣多元体系混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了铁尾矿‑脱硫灰‑钢渣多元体系混凝土及其制备方法，每方混凝土包括以下重量的原料：水180kg、水泥240‑260kg、铁尾矿基掺合料143‑208kg、机制砂720kg、铁尾矿废石1150 kg、减水剂4 kg；所述铁尾矿基掺合料是由以下组份按下述重量份数比组成：铁尾矿：脱硫灰：钢渣：氯化钙：硅灰=2:1:1:1:0.2。本发明使用铁尾矿基掺合料替代部分水泥，减水水泥使用量，利用机制砂和铁尾矿废石替换天然骨料，减小环境压力，缓解天然资源紧张局势，大大节约经济成本。采用梯级机械活化激发铁尾矿活性，改善拌合物工作性能和混凝土孔结构，弥补机制砂天然缺陷，经济效益和环境效益好。

技术领域

本发明涉及混凝土，特别是涉及铁尾矿-脱硫灰-钢渣多元体系混凝土及其制备方法。

背景技术

随着现代化发展、社会进步以及经济发展，矿产资源得到了很大程度的开发，促进了国家的兴旺发达。与此同时，矿产资源利用过程中形成了大量不宜分选回收再利用的尾矿废弃物，造成了矿产资源极大的浪费以及地质环境问题。因此，尾矿的资源化利用是矿产资源绿色化发展的前提。随着钢铁工业的快速发展，铁尾矿存储量以及其增长速率正日益迅猛增长，已成为堆积量最多但利用率最低的一种固体废弃物。目前我国尾矿的堆积总量已超过146亿t，铁尾矿的存储量达到50亿t，而其综合利用率却不到10%，与综合利用率已达到60%的发达国家相比差距是非常大的。铁尾矿的大量堆存不仅极大浪费了土地资源，还大量增加了尾矿库维护成本，同时造成了环境污染，极大的危害着当地的生态环境。因此，积极开展铁尾矿大宗有效综合利用工作已迫在眉睫。

近年来，铁尾矿的资源化利用主要集中在金属的二次回收、水泥的生产制备、土壤改良剂以及矿井充填等领域，有效的发挥其本身的 有价金属、富含硅元素以及微量元素的优势，为其资源化利用开辟了途径。然而，作为一种富硅尾矿材料，铁尾矿晶体结构组成中富含的非活性硅酸盐矿物，可经高温、机械力以及化学活化等手段处理后，使其结晶程度降低，晶格缺陷变大，提高其潜在的火山灰胶凝活性，可用于混凝土的矿物掺合料，大幅的提高其利用率和降低存储量，促进其资源化利用的发展。铁尾矿经高温热处理活化后其胶凝活性得到了有效的提高，但其工艺复杂，成本大幅提高，阻碍了其作为矿物掺合料的发展。较高温热活化而言，机械力与化学活化手段无须高温煅烧、工艺流程较简单，可实现节约能源和资源的目的。然而，铁尾矿经单一机械力与化学活化后其潜在的火山灰激发效率较低，无法满足混凝土掺合料的需求。并且单一铁尾矿掺合料的引入，反应初期活性低，形成少量的水化产物，导致其孔隙率增大，抗压强度较低，对混凝土早期强度和工作性能有负面的影响。

发明内容

本发明的目的是提供铁尾矿-脱硫灰-钢渣多元体系混凝土及其制备方法，本发明采用梯级机械活化激发铁尾矿活性，改善拌合物工作性能和混凝土孔结构，弥补机制砂天然缺陷，经济效益和环境效益好。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

铁尾矿-脱硫灰-钢渣多元体系混凝土，每方混凝土包括以下重量的原料：

水180kg、水泥240-260kg、铁尾矿基掺合料143-208kg、机制砂720kg、铁尾矿废石1150 kg、减水剂4 kg；所述铁尾矿基掺合料是由以下组份按下述重量份数比组成：铁尾矿：脱硫灰：钢渣：氯化钙：硅灰=2:1:1:1:0.2。

进一步地，所述机制砂为三区细砂，细度模数为2.1，石粉含量为1-2%。

进一步地，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。

进一步地，所述铁尾矿废石为5-20mm连续级配粗骨料，含泥量0.2%，针片状含量2%，压碎指标为7%，岩石抗压强度为86MPa。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

铁尾矿-脱硫灰-钢渣多元体系混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1）利用0.08mm方孔筛对铁尾矿进行筛分分级，筛下部分用于制作掺合料；