[发明专利]一种多固废协同利用生产预拌泵送高性能混凝土的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种多固废协同利用生产预拌泵送高性能混凝土的方法。

技术背景

京津冀地区的雾霾问题已成了举世瞩目的重大环境问题。而粒径小于1微米的超细固体颗粒物、氮氧化物和硫化物向大气中的排放，是构成PM2.5的最主要组分。京津冀地区每年建筑用砂石料的总消耗量约6亿吨，大部分是由开山炸石来取得。开山炸石所取得每立方米砂石料约向大气中排放54.2克粒径小于1微米的粉尘。同时，炸药爆炸过程中大量硝基转变成氮氧化物，并由于高温高压促进空气中的氮气与氧气发生反应形成新的氮氧化物。TNT炸药中硝基所占的质量比高达60.76％。目前京津冀地区开山炸石生产建筑用砂石料所产生的潜在PM2.5形成物，约相当于640万辆机动车的总排放量，占京津冀地区机动车排放总量的30％。目前在京津冀及周边的燕山和太行山区，就堆存有200亿吨以上的磁铁石英岩型铁尾矿和废石，并且具有全范围分散分布的特征。完全有可能逐步禁止开山炸石，而是100％采用磁铁石英岩型铁尾矿和废石制备建筑用砂石料，生产京津冀的区的全部混凝土。最近的研究表明，磁铁石英岩型铁尾矿和废石的表面性质与传统的石灰岩石子和机制砂具有显著不同的性质。磁铁石英岩型铁尾矿和废石主要由硅酸盐矿物组成，表面有大量的硅氧和铝氧断键，比以方解石为主要矿物成分的石灰岩石子和机制砂更容易与冶金渣为主的硅铝基胶凝材料形成化学键结合。但以往对大宗工业固废的综合利用，单打一的研究较多，多种固废全产业链协同利用的研究较少，再加上行业壁垒和传统思想的束缚，磁铁石英岩型铁尾矿和废石表面有大量的硅氧和铝氧断键这个特征没被深入研究和充分利用。另一方面，高炉水淬矿渣中具有潜在水硬活性的硅氧四面体是水泥熟料的2-3倍，但目前无论是作为水泥混合材还是作为混凝土掺合料，或是作为胶结充填采矿胶结剂的主要成分，只有15％-30％在发挥作用。中国年产水淬高炉矿渣近3亿吨，目前这种粗犷的利用方式是一种潜在的浪费。钢渣是目前钢铁企业利用得最差的大宗固废之一，除了提取其中的部分金属铁之外，大部分没有得到有效利用。大部分钢厂经过充分选铁后的钢尾渣中还有3％左右的残余金属铁，并含有比水泥熟料更高的钙、镁、铁二价金属离子。中国年产钢渣近1亿吨，累积堆存近10亿吨，是一个巨大的钙镁铁资源库。如果能将其粉磨成微米级细粉，并与高炉水淬矿渣微粉、尾矿微粉和脱硫石膏微粉协同作用，可制成不含水泥熟料的用于高性能混凝土的胶凝材料。如果能在全国实现水淬高炉矿渣微粉、钢渣微粉、尾矿微粉、脱硫石膏微粉与尾矿和废石制成的砂石料全产业链协同利用，不仅能节省大量的水泥熟料，还能减少数十亿吨的开山炸石。特别是在京津冀地区，可以全部采用铁矿的尾矿和废石制备混凝土的骨料，100％停止开山炸石。

发明专利CN200910070563.7《铁尾矿混凝土》提供一种铁尾矿混凝土，该铁尾矿混凝土的成分有水泥、选矿废石与碎屑、掺合料、水及根据性能确定的混凝土用泵送剂，按混凝土重量％所述的成分分别是水泥4-20％、选矿废石与碎屑0-35％、掺合料1-8％，混凝土用泵送剂为水泥与掺合料之和重量的1.5～2.5％，其余为水。该发明的效果是该新型混凝土采用尾矿石与碎屑，部分或全部取代天然骨料应用于混凝土的生产。但该专利没有涉及将水淬高炉矿渣微粉、钢渣微粉、尾矿微粉、脱硫石膏微粉与尾矿和废石制成的砂石料协同利用，充分利用上述多种固废的协同作用将尾矿和废石制成的砂石料表面断键重新键合，并且不掺水泥熟料的技术。发明专利CN200710177294.5《一种利用铁尾矿制备高强结构材料的方法》公开了一种以铁尾矿为主要原料制备胶凝材料和以铁尾矿为细骨料制备细骨料混凝土的高强结构材料方法。其特征在于：对铁尾矿进行超细粉磨使其比表面积达到700m²/kg以上，再加入一定量的高炉水淬矿渣粉共同替代部分水泥作为胶凝材料，再将此种含有超细铁尾矿粉的胶凝材料与粗粒铁尾矿按一定比例配制成细骨料混凝土，通过高温蒸养或蒸压养护得到抗压强度达到100MPa以上的高强结构材料。该技术虽然能够消纳铁尾矿和节约天然砂石资源，但该专利也没有涉及将水淬高炉矿渣微粉、钢渣微粉、尾矿微粉、脱硫石膏微粉与尾矿和废石制成的砂石料协同利用，充分利用上述多种固废的协同作用将尾矿和废石制成的砂石料表面断键重新键合，并且不掺水泥熟料的技术。

发明内容