一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来，我国工业发展迅速，然而，在这过程中各类工业固废也随之大量产生，利用工业固废制备建筑材料是建材行业可持续发展的关键，也是国家层面环境保护与资源循环的双重战略需求。钨尾矿是钨矿在选矿过程中产生的固体废弃物，通常为了处置，会直接将其储存于尾矿库或回填入矿井中，造成资源浪费，并且占用土地，污染环境。因此，对钨尾矿这一资源进行高附加值利用具有重大意义。

蒸压加气混凝土是使用硅质原料，如石英砂，以及钙质原料，如水泥、石膏、石灰,高强度的蒸压加气混凝土需要优质的硅质原料，优质硅质原料的主要来源是河沙、卵石等。由于国家限制了河沙的开采，从而提高了蒸压加气混凝土的制造成本。

目前国内的尾矿资源丰富，但是各种尾矿中硅的含量不高或者活性不足，限制了尾矿在制备蒸压加气混凝土中的应用。在保证产品质量的前提下，如何提高尾矿的掺量既可以降低蒸压加气混凝土的制造成本，又可以大量的消耗尾矿，减少环境污染和因为尾矿堆积造成的土地资源的浪费，是急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法，通过加入铝粉产生氢气，经过压蒸工艺制备而得，在制备蒸压加气混凝土时通过将尾矿取代砂，同时通过技术优化提高尾矿的掺量，同时保证其性能和品质。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土，其特征在于，主要包括以下原料：50-60份尾矿粉料、0-20份石英砂、10-20份水泥、0-20份掺合料、10-30份生石灰、5-10份石膏、0.1-0.2发气材料、0.1-0.2份减水剂、50-60份水；所述尾矿粉料包括钨尾矿、金尾矿、石英尾矿中的一种或多种；所述掺合料包括硅灰、锆硅灰、粉煤灰沉珠、粉煤灰飘珠、纳米碳酸钙中的一种或多种；所述发气材料为铝粉。

优选地，所述原料还包括0-0.3份外加助剂；所述掺合料包括硅灰、锆硅灰、粉煤灰沉珠、粉煤灰飘珠、纳米碳酸钙中的一种或多种；所述外加助剂包括晶核剂、减水助流剂、早强剂、稳泡剂中的一种或多种。

优选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种；所述生石灰包括中速石灰、快速石灰中的一种或多种；所述石膏包括天然石膏、脱硫石膏、磷石膏中的一种或多种。

优选地，一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、尾矿粉料制备：将尾矿放入100℃烘箱内烘干水分，取出后使用小型破碎机将结块的尾矿进行破碎处理，随后将破碎的尾矿过200目筛得到尾矿粉料；

S2、原料混合：按比例称取尾矿粉料、水泥、生石灰、石膏、石英砂等粉料混合均匀；

S3、搅拌：将混合均匀的粉料加入减水剂、外加助剂和水，先搅拌混合后再加入铝粉再次搅拌均匀；

S4、成型：将搅拌好的浆料注入模具中，并将模具放入50-60℃的养护箱中预养护4—8h，随后进行切割处理，将切割好的试块放入压蒸釜内进行蒸压养护后取出干燥得高掺量尾矿蒸压加气混凝土成品。

优选地，步骤S3中，搅拌混合的方法为：先经1500r/min的搅拌速度搅拌5min后加入分散均匀的铝粉，再经2000r/min的搅拌速度搅拌1min得到搅拌均匀的浆料。

优选地，步骤S4中，所述蒸压养护条件为升温时间为1-2h，恒压时间为8-12h，恒温时釜内压力为1—2MPa。

优选地，步骤S4中，所述干燥方法为蒸压养护后的式样放入50℃的鼓风干燥箱中进行干燥，3d后取出。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本发明提供的一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土，提高了矿产开采和加工行业在生产中产生尾矿的利用率，在制备蒸压加气混凝土时通过将尾矿取代砂，保证了混凝土的性能及品质，不仅有助于尾矿的利用，还对环境保护具有重要意义。

(2)本发明提供的一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土的制备方法，利用了钨尾矿(硅含量＜50％)、金尾矿(硅含量50％～70％)、石英尾矿(硅含量50％～70％)作为主要的硅质原料，尾矿用量占砂料总用量的50％～100％，通过将尾矿取代砂，提高了混凝土中尾矿的掺量，通过加入铝粉产生氢气，经过压蒸工艺制备而得，制备的混凝土物理性能均达到标准要求，也能降低蒸压加气混凝土的制造成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土，主要包括以下原料：50-60份尾矿粉料、0-20份石英砂、10-20份水泥、0-20份掺合料10-30份生石灰、5-10份石膏、0.1-0.2发气材料、0.1-0.2份减水剂、50-60份水；所述尾矿粉料包括钨尾矿、金尾矿、石英尾矿中的一种或多种；所述掺合料包括硅灰、锆硅灰、粉煤灰沉珠、粉煤灰飘珠、纳米碳酸钙中的一种或多种；所述发气材料为铝粉。

优选地，所述原料还包括0-0.3份外加助剂；所述外加助剂包括晶核剂、减水助流剂、早强剂、稳泡剂中的一种或多种。

优选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或多种；所述生石灰包括中速石灰、快速石灰中的一种或多种；所述石膏包括天然石膏、脱硫石膏、磷石膏中的一种或多种。

优选地，一种高掺量尾矿蒸压加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、尾矿粉料制备：将尾矿放入100℃烘箱内烘干水分，取出后使用小型破碎机将结块的尾矿进行破碎处理，随后将破碎的尾矿过200目筛得到尾矿粉料；

S2、原料混合：按比例称取尾矿粉料、水泥、生石灰、石膏、石英砂等粉料混合均匀；

S3、搅拌：将混合均匀的粉料加入减水剂、外加助剂和水，先搅拌混合后再加入铝粉再次搅拌均匀；

S4、成型：将搅拌好的浆料注入模具中，并将模具放入50-60℃的养护箱中预养护4—8h，随后进行切割处理，将切割好的试块放入压蒸釜内进行蒸压养护后取出干燥得高掺量尾矿蒸压加气混凝土成品。

优选地，步骤S3中，搅拌混合的方法为：先经1500r/min的搅拌速度搅拌5min后加入分散均匀的铝粉，再经2000r/min的搅拌速度搅拌1min得到搅拌均匀的浆料。

优选地，步骤S4中，所述蒸压养护条件为升温时间为1-2h，恒压时间为8-12h，恒温时釜内压力为1—2MPa。

优选地，步骤S4中，所述干燥方法为蒸压养护后的式样放入50℃的鼓风干燥箱中进行干燥，3d后取出。

一、高掺量尾矿蒸压加气混凝土制备

实施例1：对烘干后的金尾矿进行破碎处理，过200目筛后，取金尾矿65份，水泥15份，生石灰20份，脱硫石膏5份，进行预混处理，到粉料的颜色均匀即可，将混合均匀的粉料投入到混有0.15份减水剂的水中，其中水为53份。先用1500r/min的搅拌速度搅拌5分钟将粉料彻底搅匀，然后加入0.097份的铝粉并调整至2000r/min的搅拌速度搅拌1分钟。将搅拌均匀的浆料浇筑模具内，随后移入55℃的养护箱内进行预养护，4小时候取出已完成发气的胚体并进行拆模切割处理，随后移入蒸压釜进行蒸压养护处理，恒压时间为8h，蒸压结束后取出样品并进行烘干处理。

实施例2：对烘干后的石英尾矿进行破碎处理，过200目筛后，取石英尾矿50份，水泥20份，锆硅灰10份，生石灰20份，脱硫石膏4份，进行预混处理，到粉料的颜色均匀即可，将混合均匀的粉料投入到混有0.15份减水剂的水中，其中水为55份。先用1500r/min的搅拌速度搅拌5分钟将粉料彻底搅匀，然后加入0.095份的铝粉并调整至2000r/min的搅拌速度搅拌1分钟。将搅拌均匀的浆料浇筑模具内，随后移入55℃的养护箱内进行预养护，4小时候取出已完成发气的胚体并进行拆模切割处理，随后移入蒸压釜进行蒸压养护处理，恒压时间为12h，蒸压结束后取出样品并进行烘干处理。

实施例3：对烘干后的钨尾矿进行破碎处理，过200目筛后，取钨尾矿53份，石英砂17份，水泥13份，生石灰12份，脱硫石膏5份，进行预混处理，到粉料的颜色均匀即可，将混合均匀的粉料投入到混有0.1份减水剂和0.3份晶核剂的水中，其中水为45份。先用1500r/min的搅拌速度搅拌5分钟将粉料彻底搅匀，然后加入0.096份的铝粉并调整至2000r/min的搅拌速度搅拌1分钟。将搅拌均匀的浆料浇筑模具内，随后移入55℃的养护箱内进行预养护，4小时候取出已完成发气的胚体并进行拆模切割处理，随后移入蒸压釜进行蒸压养护处理，恒压时间为8h，蒸压结束后取出样品并进行烘干处理。

实施例4：对烘干后的石英尾矿进行破碎处理，过200目筛后，取石英尾矿66份，水泥15份，生石灰15份，脱硫石膏4份，进行预混处理，到粉料的颜色均匀即可，将混合均匀的粉料投入到混有0.15份减水剂和0.3份晶核剂的水中，其中水为57份。先用1500r/min的搅拌速度搅拌5分钟将粉料彻底搅匀，然后加入0.093份的铝粉并调整至2000r/min的搅拌速度搅拌1分钟。将搅拌均匀的浆料浇筑模具内，随后移入55℃的养护箱内进行预养护，4小时候取出已完成发气的胚体并进行拆模切割处理，随后移入蒸压釜进行蒸压养护处理，恒压时间为10h，蒸压结束后取出样品并进行烘干处理。

二、高掺量尾矿蒸压加气混凝土性能检测

将实验例1-4所制备混凝土进行烘干处理，当样品含水率低于10％即可进行容重测量和力学性能测试，测定方法标准按照GB/T 11968-2020中对B06 A3.5等级产品执行，其检测结果如表1所示。

表1实施例1～实施例4的高掺量尾矿蒸压加气混凝土的性能测试结果

由表1可知，本发明实施例1-4的混凝土试样的抗压强度均达到了标准要求，提高了尾矿掺量代替了砂，其制备的混凝土物理性能均能达到使用要求，有利于尾矿的利用，减少环境污染。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。