一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及固废综合利用和混凝土技术领域，尤其涉及一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料及其制备方法。

背景技术

混凝土主流掺合料是干排粉煤灰、矿粉，也有采用普通石灰石粉单独做掺合料或和矿粉、干排粉煤灰等混合作矿物掺合料。但现在干排粉煤灰和矿粉己供不应求，有的地区甚至无掺合料可用，价格高，“假干排灰"等不合格品日渐增多，造成混凝土的成本增加且质量极其不稳足，生产难以控制。

钨尾矿是钨矿经研磨细选取其中的含钨矿物后排放的经细粒尾矿浆脱水后形成的固体物料，一般主要由矿石矿物以及围岩矿物组成，主要含有萤石、石英、石榴子石、长石、云母、方解石等矿物，有些含有钼、铋等少量的多金属矿物，主要化学成分为：SiO2、Al2O3、CaO、CaF2、MgO、Fe2O3等。钨尾矿化学性质稳定，反应活性差。硬度大，颜色较浅，颗粒较细，在一些对粒度要求较细的应用方面有较大的优势；部分钨尾矿含有重金属，处理不善，可能造成土壤和河流的污染钨尾矿排放量大，加之多年堆积的老尾矿数量巨大，迫切需要寻找规模化的利用途径。目前钨尾矿尚未获得有效的整体利用，主要是储存于尾矿库或回填入矿井，造成资源浪费，且占用土地，污染环境，危害人类健康。但人们发现，钨尾矿主要成分为硅、铝的氧化物，并含有钙，同时粒较细，用于建筑材料具有天然的优势。

目前，钨尾矿直接用于混凝土掺合料时，混凝土和易性均不好，强度未达到技术要求，存在影响入磨综合水分超标，下料堵料，磨尾收尘糊袋等问题。中国专利CN103288371A公开了一种钨尾矿混凝土掺合料，由钨尾矿、生石灰、石膏、芒硝等组成，并通过球磨机磨细得到，该方案中仅通过粉磨的物理激活方式处理，得到的掺合料活性不足。中国专利CN103288371A公开了一种混凝土掺合料及其应用，利用钨尾矿生产掺合料，按C30混凝土配合比将掺合料加入其中，提高钨尾矿的综合利用价值。但是，28d强度只能达到32MPa左右，且还需要添加生石灰、水玻璃或硫酸盐等激发剂，组分较多，增加了生产过程中下料的难度。且掺合料较单一，利用率较低。因此，迫切需要寻找一种安全的、经济的、高效的处置办法，提高钨尾矿的综合利用率，同时，提供一种经济适用的掺合料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料及其制备方法，以解决钨尾矿和易性不好的问题，提高钨尾矿活性，从而提高混凝土的强度，使钨尾矿和矿渣得到充分高效的利用，节约了成本，缓解了环境压力。本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料及其制备方法，所述钨尾矿高性能掺合料按照重量份计由以下原料制备而成，PII水泥5-10份、粉煤灰5-35份、矿渣粉5-35份、半水石膏5-10份、钨尾矿50-55份、激发剂1-3份。

优选的，所述钨尾矿高性能掺合料按照重量份计由以下原料制备而成，PII水泥5-10份、粉煤灰5-30份、矿渣粉5-30份、半水石膏5-10份、钨尾矿50-55份、激发剂1-2份。

优选的，所述钨尾矿复合掺合料按照重量份计由以下原料制备而成，PII水泥7份、粉煤灰20份、矿渣粉14份、半水石膏7份、钨尾矿52份、激发剂1.05份。

优选的，所述钨尾矿复合掺合料按照重量份计由以下原料制备而成，PII水泥7份、粉煤灰27份、矿渣粉7份、半水石膏7份、钨尾矿52份、激发剂1.05份。

优选的，所述激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺和0.4％的乙二醇组成。

优选的，一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)按照重量份计，将50-55份钨尾矿和1-2份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，其中，激发剂由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺和0.4％的乙二醇组成；

(2)然后加入5-10份PII水泥、5-35份粉煤灰、5-35份矿渣粉、5-10份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

本发明采用的上述技术方案，具有如下显著效果：

(1)提高钨尾矿的粉磨效率及活性。在掺入本发明中阐述的激发剂后使得钨尾矿的粉磨效率得到了极大提升，且所实施的活性均大于75％。

(2)提高混凝土的强度及工作性能。本发明与作为对照的空白组相比均能提升5MPa以上，且具有良好的黏聚性、保水性和塌落度。

(3)显著降低混凝土掺合料成本。本发明所用原料中钨尾矿、粉煤灰和石膏的成本便宜，能够大幅降低掺合料的制备成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

实施例1

根据本发明的一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料的制备方法，该方法步骤如下：

按照重量份计，将52份钨尾矿和1.05份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺、0.4％的乙二醇组成；然后加入7份PII水泥、7份粉煤灰、27份矿渣粉、7份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

实施例2

制备一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料，步骤如下：

按照重量份计，将52份钨尾矿和1.05份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺、0.4％的乙二醇组成；然后加入7份PII水泥、14份粉煤灰、20份矿渣粉、7份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

实施例3

制备一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料，步骤如下：

按照重量份计，将52份钨尾矿和1.05份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺、0.4％的乙二醇组成；然后加入7份PII水泥、20份粉煤灰、14份矿渣粉、7份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

实施例4

制备一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料，步骤如下：

按照重量份计，将52份钨尾矿和1.05份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1.1％的三乙醇胺、0.4％的乙二醇组成；然后加入7份PII水泥、27份粉煤灰、7份矿渣粉、7份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合。

对比例1

制备一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料，步骤如下：

按照重量份计，将55份钨尾矿和1份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1％的三乙醇胺、0.5％的乙二醇组成；然后加入5份PII水泥、30份粉煤灰、5份矿渣粉、5份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

对比例2

制备一种混凝土用钨尾矿高性能掺合料，步骤如下：

按照重量份计，将55份钨尾矿和1份激发剂用翻转式球磨机进行粉磨，将活化后钨尾矿的勃氏比表面积控制在450±20m2/kg，激发剂按质量百分比计由98.5％的CaO、1％的三乙醇胺、0.5％的乙二醇组成；然后加入5份PII水泥、25份粉煤灰、5份矿渣粉、10份半水石膏，用三维混料机对其进行共混使所有组分充分均化得到钨尾矿复合掺合料。

将上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1和对比例2分别应用于水泥砂浆和C30混凝土中，参照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》、GB 50010-2010《混凝土结构设计规范等标准，对应用了上述四种钨尾矿掺合料的砂浆和混凝土的相关性能指标进行了检测，相关结果见表1和表2。

表1掺本发明钨尾矿复合掺合料的水泥砂浆的相关性能

表2掺本发明钨尾矿复合掺合料的C30混凝土的相关性能

结合以上性能检测可以看出，本发明各实施例制备的钨尾矿复合掺合料的各项技术指标均符合JG/T 486-2015要求，所有实施例制备的复合掺合料的水泥胶砂的28d活性指数均大于80％，所有替代粉煤灰制备混凝土的实验组的强度均优于空白组和对照组的基准混凝土。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。