一种干法机制砂尾料的改性方法及用途

技术领域

本发明涉及属于建材领域，具体涉及一种干法机制砂尾料的改性方法及用途。

背景技术

近年来随着我国基础建设的迅速发展，混凝土用量日趋增大，细集料作为混凝土的重要组成部分，占混凝土体积的30％左右，在混凝土中起填充、密实作用并和粗集料一起形成骨架。细集料由天然砂和机制砂两种，在巨大需求的推动下，天然砂资源日益匮乏，我国不少地区已经出现天然砂逐渐减少、甚至无资源的情况，尤其是我国西南、南部等地区，机制砂的使用已成为必然趋势。

机制砂的生产工艺分为干法和湿法，干法制砂工艺生产的机制砂级配好、质量稳定、资源利用率高，其工艺已逐步成为制砂行业的首选。干法制砂工艺中，为控制机制砂级配和石粉含量，采用负压吸附选粉工艺，以石灰岩为母岩的机制砂产生5％～10％左右的机制砂尾料石灰石粉。目前技术下，干法机制砂尾料石灰石粉因45μm细度多大于30％、活性不高等原因，多作为固废外弃，对环境保护造成较大压力。

运用于混凝土中的矿物掺合料多为粉煤灰和矿粉，随着国家环保政策的实施及混凝土用量的日益增大，粉煤灰和矿粉市场面临资源紧缺的问题，尤其是粉煤灰市场混乱，以次充好、假粉煤灰等情况时有发生，给混凝土质量带来不确定性。2013年，国家标准《石灰石粉混凝土》GB/T 30190-2013的发布、2018年《铁路混凝土》TB/T 3275-2018将石灰石粉纳入胶材范围，为石灰石粉运用于混凝土工程带来契机。

目前，干法机制砂尾料石灰石粉改性技术鲜有研究。

公开号为CN110845164A的中国专利公开了一种机制砂尾料的处理方法及利用该机制砂尾料制备的混凝土。该机制砂尾料中的碳酸钙含量大于75％、亚甲蓝值不大于1，限制了机制砂尾料的使用；另一方面，只通过机械碾磨的处理方式，处理后尾料细度达到6％，所需的能耗较大，生产成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改性干法机制砂尾料石灰石粉，通过对干法机制砂尾料石灰石粉进行粉磨、干混或“粉磨+干混”双重改性等方法，改善干法机制砂尾料石灰石粉的粒貌形态及粒径，提高干法机制砂尾料石灰石粉的水化活性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种干法机制砂尾料的改性方法，其包括以下步骤：

(1)将干法制砂工艺生产出来的机制砂通过负压选粉机，吸附去除机制砂中多余的石粉，得机制砂尾料；

(2)将机制砂尾料进行烘干，使其含水率小于1.0％；

(3)进行机械粉磨至45μm细度低于30％；

(4)加入硅灰，继续机械粉磨，混合均匀得改性机制砂尾料。

进一步方案，所述机制砂尾料的亚甲蓝MB值低于1.4、含水率不高于2.0％、碳酸钙含量不低于60％。

进一步方案，所述硅灰中SiO

进一步方案，所述改性机制砂尾料中机制砂尾料的质量百分比为80％～95％，硅灰为余量。

进一步方案，所述机械粉磨的设备包括球磨机、棒磨机。

进一步方案，所述改性机制砂尾料的45μm细度不大于25％、亚甲蓝值不大于1.0。

本发明的第二个发明目的是提供上述改性方法所制备的改性机制砂尾料。

本发明的第三个发明目的是提供上述改性机制砂尾料的用途，所述改性机制砂尾料用作水泥混凝土中矿物掺合料。

进一步方案，所述改性机制砂尾料的加入量为为每立方混凝土的40kg/m

本发明通过磨细干法机制砂尾料石灰石粉，改善其粒貌形态及粒径，激发其形态效应和微集料效应；通过混入硅灰，改善干法机制砂尾料石灰石粉的粒径分布，利用硅灰的高活性激发干法机制砂尾料石灰石粉的活性不足，提升干法机制砂尾料石灰石粉的活性效益，进一步激发其形态效应和微集料效应。

本发明中机制砂是采用石灰岩母岩、干法制砂工艺生产的机制砂；然后采用负压选粉工艺所产生的机制砂尾料为石灰石粉，机制砂尾料要求的亚甲蓝MB值不高于1.4,含水率不高于2.0％，碳酸钙含量不低于60％。

本发明具有以下有益效果：

本发明选用干法制砂机制砂生产过程中的固体废料—机制砂尾料石灰石粉，通过粉磨改善粒貌形态及粒径，并混入硅灰提升其活性。

本发明采用“粉磨+干混”改性后作为新型矿物掺合料用于混凝土中，部分替代粉煤灰等传统矿物掺合料，从而减少了混凝土中水泥用量，降低混凝土生产成本，同时改善混凝土的工作性能，提升混凝土的密实性。

本发明将干法机制砂尾料石灰石粉资源化再利用，解决了现有技术中机制砂尾料石灰石粉只能作为固废外弃造成的环境污染问题；并且降低混凝土中水泥用量，从而减少水泥生产时CO2排放。

本发明制备的改性机制砂尾料石灰石粉活性好，将其作为矿物掺合料加入水泥混凝土中，替代部分粉煤灰，降低水泥用量，并且制备的混凝土流动性大、密实度高，且具有优异的耐久性。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例和试验对本发明进行更全面的描述，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

实施例1：

本实施例提供了一种干法机制砂尾料的改性方法，其包括以下步骤：

(1)采用负压吸附选粉工艺将干法机制砂尾料石灰石粉进行收集，所述制砂尾料石灰石粉的细度45μm为18.8％，含水率为1.5％，碳酸钙含量为76.6％，亚甲蓝MB值为1.0；

(2)将步骤(1)收集的机制砂尾料石灰石粉烘干处理至含水率小于0.8％；

(3)将步骤(2)烘干的机制砂尾料石灰石粉加入到球磨机中，机械磨细至细度45μm为12.7％；

(4)加入硅灰(占总重量的10％)，继续机械粉磨，混合均匀得改性机制砂尾料。

对比例1：干法机制砂尾料石灰石粉

对比例2：

(1)采用负压吸附选粉工艺将干法机制砂尾料石灰石粉进行收集，所述制砂尾料石灰石粉的细度45μm为18.8％，含水率为1.5％，碳酸钙含量为76.6％，亚甲蓝MB值为1.0；

(2)将步骤(1)收集的机制砂尾料石灰石粉烘干处理至含水率小于0.8％；

(3)将步骤(2)烘干的机制砂尾料石灰石粉加入到球磨机中，机械磨细至细度45μm为12.7％。

测试标准：

按照《石灰石粉混凝土》(GB/T 30190-2013)标准测试干法机制砂尾料石灰石粉的细度、亚甲蓝MB值。

按照《建材用石灰石、生石灰和熟石灰化学分析方法》(GB/T 5762-2012)标准测试干法机制砂尾料石灰石粉碳酸钙含量。

按上述测试标准，将实施例1制备的改性机制砂尾料与对比例1干法机制砂尾料石灰石粉、对比例2制备的机制砂尾料进行相关性能检测，结果如表1：

表1检测结果

对比例2采用了机械磨细，从而改善了机制砂尾料石灰石粉的粒貌形态及粒径，降低了石灰石粉细度，并激发石灰石粉形态效应和微集料效应。而实施例1不仅采用机械磨细，还加入了硅灰进行改性，进一步降低了石灰石粉细度，并激发石灰石粉形态效应和微集料效应。从表1中可看出，实施例1制备的改性机制砂尾料石灰石粉流动度比、7d及28d活性指数技术指标较对比例1、2均有效提升，满足应用于混凝土的指标要求。

应用例：

采用同比例，将对比例1、2及实施例1制备的机制砂尾料拌制同一C35混凝土配合比，各种材料掺配重量比例如下：

水泥：粉煤灰：机制砂尾料(对比例1、2及实施例1)：砂：碎石：外加剂(聚羧酸减水剂)：水＝300：60：60：720：1150：4.2：170。

混凝土拌合物性能及力学性能检测指标如下表2：

将机制砂尾料代替部分矿物掺合料，而本申请中改性机制砂尾料能显著提高混凝土的相关性能。

实施例2：

本实施例提供了一种干法机制砂尾料的改性方法，其包括以下步骤：

(1)负压吸附选粉工艺将干法机制砂尾料石灰石粉进行收集，所述机制砂尾料石灰石粉的细度45μm为14.4％，含水率0.8％，碳酸钙含量68.3％，亚甲蓝MB值0.8。

(2)将步骤(1)收集的干法机制砂尾料石灰石粉加入到球磨机粉磨；

(3)取95重量份磨细机制砂尾料石灰石粉加入到球磨机中，同时混入5重量份硅灰，粉磨、干混至均匀。其中所述硅灰的SiO

测试标准：同实施例1。

实施例2制备的改性机制砂尾料与对比例3干法机制砂尾料石灰石粉检测结果如表3。

表3检测结果

实施例2在机制砂尾料石灰石粉中干混入硅灰，硅灰中SiO

实施例3：

本实施例提供了一种干法机制砂尾料的改性方法，其包括以下步骤：

(1)负压吸附选粉工艺将干法机制砂尾料石灰石粉进行收集，所述干法机制砂尾料石灰石粉细度28％，含水率为0.8％，碳酸钙含量为62.2％，亚甲蓝MB值0.8。

(2)将步骤(1)收集的干法机制砂尾料石灰石粉加入到球磨机中，粉磨至细度19.6％。

(3)称取步骤(2)磨细机制砂尾料石灰石粉80重量份，硅灰20重量份，继续粉磨、干混至均匀。其所述硅灰性能同实施例2。

测试标准：同实施例1。

实施例3制备的改性机制砂尾料与对比例4干法机制砂尾料石灰石粉检测结果如表4。

表4：检测结果

磨细干法机制砂尾料石灰石粉，改善其粒貌形态及粒径，激发其形态效应和微集料效应；混入硅灰，改善干法机制砂尾料石灰石粉的粒径分布，硅灰的高活性激发干法机制砂尾料石灰石粉的活性不足，提升干法机制砂尾料石灰石粉的活性效益，并激发其形态效应和微集料效应，实施例3改性机制砂尾料石灰石粉流动度比、7d及28d活性指数技术指标较对比例4均有效提升，可作为新型混凝土掺合料。

实施例的描述仅便于理解和运用本发明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。