一种高性能轻质混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种高性能轻质混凝土及其制备方法，所述高性能轻质混凝土由复合胶凝材料和固废陶粒制作而成，所述复合胶凝材料由铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维经预处理后并充分搅拌制备而成。最后得到表观密度为1100～1500kg·m

【技术实现步骤摘要】
一种高性能轻质混凝土及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种高性能轻质混凝土及其制备方法。
技术介绍
近年来，我国矿产资源开发不断增长，工业发展取得了前所未有的进步，然而随之而来的是大量工业固体废弃物的产生，诸如铜尾矿、钢渣、氰化渣等。铜尾矿是指铜矿山选矿过程中产生的有用成分含量低，在当前的技术经济条件下不宜进一步分选的固体废物。2018年，我国铜精矿含铜量为165.64万吨，同比增长7.74％。经测算，2018年我国铜尾矿产生量约为3.31亿吨，利用率约为16％。钢渣是炼钢过程中排出的熔融物，根据炼钢工艺的不同，所产生的钢渣有转炉钢渣、电炉钢渣、精炼渣、预处理渣、铸余渣等。总体来看，2018年全国生铁、粗钢产量均呈现正增长。其中，全国全年生铁产量71075.9万吨，同比增长1.43％；粗钢产量83172.8万吨，同比增长2.89％。经测算，2018年全国约产生钢渣16634.56万吨，综合利用率不足40％。目前，我国尾矿综合利用的方式主要为堆积和地下开采采空区的充填。乱无目的排放，不仅对环境以及人的身心健康造成危害，而且也是一种资源的浪费。氰化渣是黄金冶炼后排放的废渣，2018年，国内累计生产黄金426.142吨，每年都会相继产生大量的氰化渣，这些氰化渣的大量产生不仅占用大量的耕地，而且污染环境。氰化渣中存在剧毒的氰化物、硫化物等，长期堆存将会产生有毒性气体或者酸性水，对地下水或者生态环境造成严重的危害。如何对铜尾矿和氰化渣进行有效利用，变废为宝，大大减轻环境污染的同时，还能实现重大的经济效益和社会效益，这一技术难题急待人们去解决。
技术实现思路
本专利技术提出一种高性能轻质混凝土及其制备方法，可有效利用铜尾矿和氰化渣，实现变废为宝，大大减轻环境污染的同时，还能实现重大的经济效益和社会效益。本专利技术一种高性能轻质混凝土由复合胶凝材料和固废陶粒制作而成，所述复合胶凝材料由铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维经预处理后并充分搅拌制备而成。进一步的，所述复合胶凝材料由以下质量百分比的各物质组成：铜尾矿30～50％、钢渣5～15％、氰化渣5～15％、加气混凝土废料10～20％、电石渣5～10％、脱硫石膏5～10％、甘蔗纤维5～10％；所述固废陶粒与复合胶凝材料的质量比为65～80％：20～35％。本专利技术还包括上述高性能轻质混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、对铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维做预处理；S2、将预处理后的物料混合并充分搅拌作为复合胶凝材料；S3、将固废陶粒烘干，作为骨料；S4、将复合胶凝材料和骨料混合，得到混合料；将混合料中加入适量的水、冷藏过滤后的豆腐废水，得到混合料浆；将混合料浆浇注、脱模并标准养护，最后得到高性能轻质混凝土制品。进一步的，所述步骤S1中预处理为：铜尾矿粉磨至比表面积为400～800m2/kg；钢渣和氰化渣混合粉磨至比表面积为400～800m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，然后粉磨至比表面积为300～500m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400～600m2/kg；所述铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、加气混凝土废料在粉磨前均需烘干至含水率小于0.1％；电石渣置于700～1000℃煅烧，经自然冷却后，粉磨至比表面积为300～500m2/kg；甘蔗纤维烘干至含水率小于0.1％；所述甘蔗纤维烘干温度为80～110℃。进一步的，所述步骤S2中利用卧式振动混凝土搅拌机充分搅拌，搅拌速率为48r/min，搅拌时间为10～20min，搅拌至甘蔗纤维长度为0.1-2cm。进一步的，所述步骤S3中固废陶粒粒径为5～20mm；烘干至含水率小于0.1％；所述烘干温度为80～110℃。进一步的，所述步骤S4中水的质量为复合胶凝材料质量的3～5％；豆腐废水置于4～10℃冷藏，然后过滤掉残渣，用量为水质量的5～20％；调节水和豆腐废水的用量使混合料浆的pH为7～12。进一步的，所述步骤S4中标准养护条件为：温度为20±2℃，湿度≥95％，养护28d。可选的，固废陶粒的性能指标为：筒压强度为7～10MPa，堆积密度为1020～1070kg/m3，孔隙率为40～50％，吸水率为7～12％。可选的，铜尾矿的主要化学成份为：SiO240～70％，Al2O35～15％，Fe2O31～8％。可选的，钢渣的主要化学成份为：SiO210～30％，Al2O31～15％，Fe2O310～30％，CaO20～60％。可选的，氰化渣的主要化学成份为：TFe30～60％，SiO210～30％，Al2O31～10％，SO31～10％，CaO1～5％。可选的，加气混凝土废料的主要化学成份为：SiO230～60％，CaO20～40％，Al2O33～8％，Fe2O33～6％，FeO2～7％。可选的，脱硫石膏的主要化学成份为：SiO21～5％，SO330～60％，CaO20～60％，Al2O31～5％。可选的，电石渣的主要化学成份为：CaO60～80％，SiO21～5％，Al2O31～5％。本专利技术中铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、电石渣都是固体废物，存在这对环境的污染威胁；脱硫石膏是采用石灰-石灰石回收燃煤或油的烟气中的二氧化硫的技术所得到的副产物；甘蔗是一种一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物，世界上有100多个国家生产甘蔗最大的生产国是巴西、印度和中国。甘蔗渣是蔗糖工业的废弃物，属于农业固体废弃物，主要用于制糖厂锅炉的燃料、农家堆肥和牲畜的饲料生产等。甘蔗渣中提取出短切纤维并进行碱处理，能够极大提高其韧性、界面粘结性，是制备混凝土极佳的选择。陶粒是通过高温培烧、膨化而成的椭圆形或圆形颗粒，是一种应用广泛的轻骨料。陶粒的优点在于密度小，内部孔隙多，且有一定的强度，同时具有耐腐烛、抗冻、抗震、隔音性等特点。利用固废陶粒做骨料制备混凝土，既能发挥陶粒优异的性能，也可大规格利用固体废弃物，满足国家绿色发展的要求。本专利技术制备的高性能轻质混凝土是一种新型建筑材料，采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，是一种高耐久性、高工作性、高体积稳定性和低密度的混凝土。利用铜尾矿、钢渣、氰化渣、甘蔗纤维、固废陶粒等工业和农业固体废弃物制备高性能轻质混凝土，不仅实现了固废的资源化利用，同时降低了混凝土的制备成本，实现了固体废弃物的高附加值利用。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：1)本专利技术是一种固化氰根离子制备高性能轻质混凝土的方法，选用铜尾矿、钢渣和氰化渣为主要原料。氰化渣中含有剧毒性的氰根离子，体系中加入电石渣调节pH至7～12，以Fe3+、Fe2+为催化剂，使固化的氰根离子转化成沉淀，被加气混凝土废料和固废陶粒中的微小空隙所吸附，达到吸附氰根离子的效果。另外，胶凝材料水化后主要生成了C-S-H凝胶和AFt，C-S-H凝胶与体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能轻质混凝土，所述高性能轻质混凝土由复合胶凝材料和固废陶粒制作而成，所述复合胶凝材料由铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维经预处理后并充分搅拌制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能轻质混凝土，所述高性能轻质混凝土由复合胶凝材料和固废陶粒制作而成，所述复合胶凝材料由铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维经预处理后并充分搅拌制备而成。


2.根据权利要求1所述的高性能轻质混凝土，其特征在于，所述复合胶凝材料由以下质量百分比的各物质组成：铜尾矿30～50％、钢渣5～15％、氰化渣5～15％、加气混凝土废料10～20％、电石渣5～10％、脱硫石膏5～10％、甘蔗纤维5～10％；所述固废陶粒与复合胶凝材料的质量比为65～80％：20～35％。


3.根据权利要求1或2所述高性能轻质混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、对铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、电石渣和甘蔗纤维做预处理；
S2、将预处理后的物料混合并充分搅拌作为复合胶凝材料；
S3、将固废陶粒烘干，作为骨料；
S4、将复合胶凝材料和骨料混合，得到混合料；将混合料中加入适量的水、冷藏过滤后的豆腐废水，得到混合料浆；将混合料浆浇注、脱模并标准养护，最后得到高性能轻质混凝土制品。


4.根据权利要求3所述的高性能轻质混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中预处理为：铜尾矿粉磨至比表面积为400～800m2/kg；钢渣和氰化渣混合粉磨至比表面积为400～800m2/kg；加气混凝土废料破碎至<2mm，然后粉磨至比表面积为300～500m2/kg；脱硫石膏粉磨至比表面积为400～600m2/kg；所述铜尾矿、钢渣、氰化渣、加气混凝土废料、脱硫石膏、加气混凝土废料在粉磨前均需烘干至含水率小于0.1％；电石渣置于700～1000℃煅烧，经自然冷却后，粉磨至比表面积为300～500m2/kg；甘蔗纤维烘干至含水率小于0.1％；所述甘蔗纤维烘干温度为80～110℃。


5.根据权利要求3所述的高性能轻质混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中利用卧式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长龙，叶鹏飞，张亚鹏，张凯帆，高颖，霍泽坤，李军，尹艺臻，任真真，王绍熙，赵高飞，
申请(专利权)人：河北工程大学，天津天兴富达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13