本發(fā)明涉及尾礦渣應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種工業(yè)尾礦渣改性后替代粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

工業(yè)尾礦渣的綜合回收利用是國家資源開發(fā)的必然途徑，充分利用不可再生資源，采用新技術(shù)新工藝新設(shè)備，提高工業(yè)尾礦渣的附加值，解決了尾礦資源的排放問題。通過對六安地區(qū)鐵礦開采后的尾礦渣進(jìn)行研究，將工業(yè)廢渣、尾礦渣在球磨機(jī)超細(xì)研磨，添加活化劑改性等，能夠顯著的改善工業(yè)廢渣的活性，替代粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)尾礦渣改性后替代粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用，它活化后的爐渣需水比和電廠Ⅱ粉煤灰相同，而強(qiáng)度活性提高2.8%，燒失量只有0.84，比Ⅱ級粉煤灰小，有害成分相對較小。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：工業(yè)尾礦渣改性后替代粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用，其方案如下：

粉磨、改性尾礦渣：取周邊尾礦渣，放入顎式破碎機(jī)中破碎成小顆粒狀，稱量尾礦渣5.0kg，放入干燥箱中干燥6h后取出，倒入直徑為500mm*500mm的試驗(yàn)小磨中，加入千分之一的液體活化劑，粉磨35min，倒磨4分鐘，磨后的尾礦渣待做試驗(yàn)用；

設(shè)計(jì)混凝土配合比，然后將所需的水泥，粉煤灰，礦粉，中砂，石子，減水劑等稱量好，用于混凝土中。

進(jìn)一步的，所述尾礦渣的主要化學(xué)成分及活化劑的主要化學(xué)成分如下：

1.尾礦渣的主要化學(xué)成分：二氧化硅68.44%，三氧化二鋁8.27%，三氧化二鐵7.46%，氧化鎂3.04%，氧化鈣4.45%，三氧化硫0.35%，氧化鈉2.29%，氧化鉀1.9%；

2.活化劑的主要化學(xué)成分：磷酸乙二胺，磷酸丙二胺，二甲苯，氟硅酸鈉，硫酸銨，氯化銨。

本發(fā)明的有益效果：活化、改性后的尾礦渣比風(fēng)選Ⅱ級灰和粉磨后Ⅱ級灰和活性提高了11.9%和10.4%，活化后的尾礦替代Ⅱ級粉煤灰強(qiáng)度比粉煤灰還高，用于混凝土中替代Ⅱ級粉煤灰能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，同時由于需水比也小于Ⅱ粉煤灰，在改善混凝土和易性的同時，保證了工程質(zhì)量。

具體實(shí)施方式

試驗(yàn)原材料

石子（5~25mm）

中砂（2.3mm）

減水劑（聚羧酸，摻量1.8%）

礦粉（S95）

ISO標(biāo)準(zhǔn)砂

普通硅酸鹽水泥42.5級

電廠風(fēng)選Ⅱ級粉煤灰

電廠原灰

改性后尾礦樣品

試驗(yàn)儀器：

60L強(qiáng)制式攪拌機(jī)

150*150*150試模

1m*1m震動臺

脫模槍

氣泵

粉刀

塌落度筒

40*40*160水泥膠砂軟練試模

水泥膠砂攪拌機(jī)

SHBY-40B型數(shù)控水泥砼標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱

刮刀

撥料器

固定加水器

FBT-6A型自動比表面積儀

電子分析天平

比重瓶

TYE-300型壓力試驗(yàn)機(jī)

DKZ-5000型水泥電動抗折試驗(yàn)機(jī)

負(fù)壓篩析儀

干燥箱

顎式破碎機(jī)

試驗(yàn)步驟：

1. 粉磨Ⅱ級細(xì)灰：取電廠粉煤灰原灰5.0kg，加入直徑為500mm*500mm的實(shí)驗(yàn)小磨，粉磨35min，倒磨4min后，將粉煤灰倒出留樣，待做試驗(yàn)用。

2.粉磨、改性尾礦渣：取周邊尾礦渣，放入顎式破碎機(jī)中破碎成小顆粒狀，稱量尾礦渣5.0kg，放入干燥箱中干燥6h后取出，倒入直徑為500mm*500mm的試驗(yàn)小磨中，加入千分之一的液體活化劑，粉磨35min，倒磨4分鐘，磨后的尾礦渣待做試驗(yàn)用。

3.取粉磨后的電廠原灰，粉磨后的尾礦渣，以及電廠風(fēng)選Ⅱ級灰，分別測其比表面積。

4.設(shè)計(jì)C30混凝土配合比，然后將所需的水泥，粉煤灰，礦粉，中砂，石子，減水劑等稱量好，用于混凝土中。

試驗(yàn)方法：

1. 稱取42.5級普通硅酸鹽水泥450g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，水225ml，放入水泥膠砂攪拌鍋中，通過水泥膠砂攪拌機(jī)自動攪拌結(jié)束后，加入40*40*160水泥膠砂軟練試模中成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室水槽中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天后破型。

2. 稱取電廠風(fēng)選Ⅱ級灰135g，水泥315g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，水225ml，放入水泥膠砂攪拌鍋中，通過水泥膠砂攪拌機(jī)自動攪拌結(jié)束后，加入40*40*160水泥膠砂軟練試模中成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室水槽中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天后破型。

3. 稱取粉磨Ⅱ級細(xì)灰135g，水泥315g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，水225ml，放入水泥膠砂攪拌鍋中，通過水泥膠砂攪拌機(jī)自動攪拌結(jié)束后，加入40*40*160水泥膠砂軟練試模中成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室水槽中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天后破型。

4.稱取粉磨改性后的尾礦渣135g，水泥315g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，水225ml，放入水泥膠砂攪拌鍋中，通過水泥膠砂攪拌機(jī)自動攪拌結(jié)束后，加入40*40*160水泥膠砂軟練試模中成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室水槽中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天后破型。

5.按設(shè)計(jì)好的C30混凝土配合比，分別稱取所需原材料，首先稱取42.5級水泥251kg，尾礦渣54kg，礦粉54kg，水176kg，中砂706kg，石子1152kg，減水劑6.46kg，在60L強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌120s后倒出，放入150*150*150試模中成型，在震動臺上震動，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天。然后先稱取42.5級水泥301kg，粉煤灰64kg，礦粉64kg，水176kg，中砂679kg，石子1108kg，減水劑7.72kg，在60L強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌120s后倒出，放入150*150*150試模中成型，在震動臺上震動，養(yǎng)護(hù)24h后脫模并放入養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)3天、7天、28天。

尾礦渣的主要化學(xué)成分及活化劑的主要化學(xué)成分：

1.尾礦渣的主要化學(xué)成分：二氧化硅68.44%，三氧化二鋁8.27%，三氧化二鐵7.46%，氧化鎂3.04%，氧化鈣4.45%，三氧化硫0.35%，氧化鈉2.29%，氧化鉀1.9%；

2.活化劑的主要化學(xué)成分：磷酸乙二胺，磷酸丙二胺，二甲苯，氟硅酸鈉，硫酸銨，氯化銨等。

參照GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》，經(jīng)過活化劑改性、粉磨后的尾礦渣，性能和強(qiáng)度明顯比電廠風(fēng)選Ⅱ級細(xì)灰，粉磨Ⅱ級細(xì)灰的性能提高很大，具體見下表1：

表1

試驗(yàn)中用同一種水泥，同一種礦粉，同一級配的砂、石，同一種減水劑，混凝土的標(biāo)號與坍落度一樣，唯一不一樣的只有尾礦渣和粉煤灰，一種是尾礦渣，一種是Ⅱ級灰，分析如表2：

表2

結(jié)論：

1.通過表1可以看出通過活化、改性后的尾礦比風(fēng)選Ⅱ級灰和粉磨后Ⅱ級灰和活性提高了11.9%和10.4%，活化后的尾礦替代Ⅱ級粉煤灰強(qiáng)度比粉煤灰還高，用于混凝土中替代Ⅱ級粉煤灰能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，同時由于需水比也小于Ⅱ粉煤灰，在改善混凝土和易性的同時，保證了工程質(zhì)量。

2.通過表2尾礦與Ⅱ級灰的比較，在配制相同c30混凝土的情況下，成本每立方混凝土減少13.9元， 且尾礦的需水比較小，流動性較好，實(shí)際使用中成本還要降低一些。

3.通過尾礦研磨活化，有效的解決了尾礦對周邊地區(qū)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，同時也節(jié)約了大量的土地資源，同時解決了部分的就業(yè)問題，具有廣闊的市場前景。

4.通過尾礦的加工利用，可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，變廢為寶，提升尾礦的附加值。