一种超细含硫尾砂混凝土.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113149551A(43)申请公布日2021.07.23(21)申请号202110403046.8(22)申请日2021.04.15(71)申请人铜陵有色金属集团股份有限公司地址244000安徽省铜陵市长江西路(72)发明人丁鹏陈佩圆张驰庞勃彭时忠郭运鑫张群英王周和朱继生(74)专利代理机构铜陵市天成专利事务所(普通合伙)34105代理人范智强(51)Int.Cl.C04B28/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种超细含硫尾砂混凝土(57)摘要本发明公开了一种超细含硫尾砂混凝土，包括如下原料：低熟料水泥和超细含硫尾砂。本发明运用胶结技术原理，利用M32.5低熟料复合水泥为胶结料，使用超细含硫尾砂等体积替代水泥与水，实现制备超细含硫尾砂高掺量混凝土。本发明充分利用超细含硫尾砂的硫化物酸化释放的硫酸盐激发M32.5水泥的高量辅料，提高胶结强度，将超细含硫尾砂经济价值提升至M32.5水泥的水平，变废为宝、变害为宝。本发明的混凝土力学性质稳定，微膨胀。本发明操作简单，成本低廉，在建材市场原料紧缺的背景下，具有广阔的应用前景。CN113149551ACN113149551A权利要求书1/1页1.一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是包括如下原料：低熟料水泥和超细含硫尾砂。2.根据权利要求1所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是还包括水、砂、石子和减水剂。3.根据权利要求2所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是其重量份组成为：水泥189～409份，超细含硫尾砂74～226份，水140～370份，砂669～956份，石子762～1226份，减水剂3.9～17.3份。4.根据权利要求1所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是所述低熟料水泥为M32.5复合水泥。5.根据权利要求1所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是所述超细含硫尾砂细度为‑200目占70％以上。6.根据权利要求2所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种超细含硫尾砂混凝土，其特征是所述超细含硫尾砂含硫量(折算成SO3按质量计)大于2％。2CN113149551A说明书1/5页一种超细含硫尾砂混凝土技术领域[0001]本发明涉及含硫尾砂资源化利用领域，具体涉及一种超细含硫尾砂混凝土。背景技术[0002]尾矿是矿石开采后的选别作业过程中所排出的工业固废，数量巨大。据统计，全国范围内仅铁尾矿排放量就高达约120亿m3。如此巨量的尾矿不仅堆积占用土地，严重污染土壤、水资源和空气等，而且尚需投入大量资金用于尾矿库的维护和运行。因此，尾矿的资源化利用已成为社会各界共识，也是当前我国工业固废资源循环利用的重点方向。[0003]然而，有色金属行业排放的尾砂往往伴生大量硫化物(主要是黄铁矿，FeS2)，含硫量较高(折算成SO3按质量计大于1％)，且颗粒较细，规模化利用难度高。当前，如何有效利用超细含硫尾砂已成为企业和政府关注的焦点问题。[0004]一般认为，将尾砂制成混凝土是实现规模化消纳尾砂的有效途径。然而，针对含硫尾砂，当采用高熟料水泥(如P.O.42.5，P.O.52.5等，熟料含量>70％)胶结含硫尾砂时，往往会因两者不兼容而导致混凝土体积不稳定、水化产物性能劣化、抗压强度显著降低等问题。如式(1)，含硫尾砂中黄铁矿遇水后发生氧化反应，形成氧化铁与硫酸盐，并释放一+定量H。接着，黄铁矿酸化后形成的硫酸盐会侵蚀水泥水化产物Ca(OH)2，发生如式(2)所示反应并形成石膏，致使胶凝体系中Ca(OH)2含量降低，Ca(OH)2晶体稳定性变差，C‑S‑H(水泥主要水化产物)稳定环境变化，凝胶性能劣化。同时，式(2)形成的石膏还会与未水化水泥颗粒中硅酸三钙(3CaO·Al2O3)反应，促使大量膨胀性钙矾石晶体(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)形成，导致混凝土出现明显膨胀，甚至胀裂破坏，严重影响混凝土材料和结构的安全性与耐久性。[0005][0006][0007]3CaO·Al2O3+3CaSO4·2H2O+30H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(形成钙矾石)(3)[0008]可见，使用含硫尾砂制备混凝土的最大难点在于如何避免水泥熟料与含硫尾砂氧化硫酸盐间的不兼容，国内外学者对此开展了大量的研究工作。鉴于含硫尾砂中黄铁矿氧化是不可避免的自然现象，目前可采用碱激发胶凝材料胶结含硫尾砂，利用含硫尾砂氧化硫酸盐作为附加激发剂，与碱盐(NaOH、Na2SO4、Na2CO3、水玻璃等)共同促进胶凝材料(包括粉煤灰、高炉矿渣、炉渣灰等工业固废粉料)解聚(硅铝四面体在碱、盐作用下Si—O、Al—O键断裂)，并重