[发明专利]一种利用超细铜尾砂制备的超高强混凝土

说明书

本发明公开了一种利用超细铜尾砂制备的超高强混凝土及其制备方法，包括如下原料：超细铜尾砂、水泥、硅灰和粉煤灰。本发明使用超细铜尾砂替代部分水泥作为掺合料来制备出一种超高强混凝土，制备出的混凝土孔隙结构得到细化，力学性能获得增强。超细铜尾砂具备以下优点，一方面，超细铜尾砂粒径较小，具备优秀的充填效应，另一方面，超细铜尾砂是含硅酸盐和铝酸盐的矿物质，富含重金属离子，这些离子在离子螯合过程中能够有效的促进水化产物形成。使用超细铜尾砂制备混凝土的过程中，首先将超细铜尾砂与部分水预先拌合，促使超细铜尾砂里的重金属离子溶出，再将这部分拌合物直接加入其余材料中制备出这种超高强混凝土。

技术领域

本发明涉及超细铜尾砂资源化利用领域，具体涉及一种利用超细铜尾砂制备的超高强混凝土。

背景技术

铜矿资源是支撑我国经济发展的重要自然资源，因此近年来我国铜矿的开采量逐年递增，但我国铜矿的平均品位较低，仅为0.07-0.08，这导致在铜冶炼过程中产生大量铜尾矿固体废弃物。根据《2019年中国固废处理行业分析报告》的统计数据：我国每年排放的尾矿数量较高，其中铜尾矿排放量已经达到2.24亿吨/年。然而，国内企业对铜尾矿的利用率较低，只有10％的企业对铜尾矿进行回收利用。在此背景下，铜尾矿的处理带来了诸多问题。

1、铜尾矿会破坏自然生态环境。一方面经破碎、磨矿处理后的铜尾矿颗粒较小，颗粒间吸附力减弱，风蚀水蚀严重。大风时造成粉尘扬起，可能引发沙尘暴，严重污染大气环境，多雨时易引发尾矿坍塌滑坡事故。另一方面我国铜尾矿的伴生元素极为复杂，铜尾矿中可能含有重金属和残留的选矿药剂。重金属元素迁移进入农田后会破坏土壤肥力，影响农作物的生长。

2、铜尾矿利用率低会严重浪费矿产资源。铜尾矿分为初级铜尾矿和终极铜尾矿，当下由于我国选矿技术水平的滞后，选矿设备不达标，导致初级铜尾矿中的可再选的金属矿和非金属矿的回收量很少，现阶段每生产1t铜，约产生400t铜尾矿，浪费珍贵的矿产资源。

为克服现有技术的不足，本发明提出采用超细铜尾砂替代部分水泥，制备超高强混凝土，该方法简单、高效、彻底，应用前景非常广阔，超高强混凝土具有超高强度，耐腐蚀性，抗冻性，高韧性等一系列优点，本发明采用超细铜尾砂替代部分水泥制备超高强混凝土，有利于提高超高强混凝土的抗压强度与耐久性，实现变废为宝、变害为宝，显著提高其经济价值。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，使用超细铜尾砂替代部分水泥制备超高强混凝土。超细铜尾砂颗粒较小，掺入混凝土后能提高结构密实度，对混凝土抗压强度和耐久性能具有积极影响，变废为宝、变害为宝，简化超细铜尾砂的处置和利用工艺，提高其经济价值。

本发明采用的技术方案是：一种利用超细铜尾砂制备的超高强混凝土，包括如下原料：超细铜尾砂、硅灰、粉煤灰、石子和水泥。

作为本发明的进一步改进，还包括城市普通自来水、纤维、减水剂和偏高岭土。

作为本发明的进一步改进，其重量份组成为：超细铜尾砂50～330份，石子0～385份，水泥223～539份，纤维0～26份，减水剂26～63份，偏高岭土13～246份，粉煤灰 13～246份，硅灰13～246份，城市普通自来水50～660份。

作为本发明的进一步改进，所述超细铜尾砂中多含石英石、方解石、钙铝榴石等硅酸盐矿物，且矿物特征峰尖锐明显，矿物结晶度佳，物理化学性质稳定。超细铜尾砂颗粒粒径集中在10-150μm之间。

作为本发明的进一步改进，所述水泥为普通硅酸盐52.5水泥，优选地，熟料中的铝酸三钙含量不超过6％,硅酸三钙含量不超过55％,碱含量不超过0.6％,游离氧化钙小于1.0％。

作为本发明的进一步改进，所述砂的细度模数小于2.5。

作为本发明的进一步改进，所述粉煤灰为市售粉煤灰，优选地，粉煤灰为二级以上粉煤灰，细度为200目占90％以上。