本發(fā)明屬于礦物類物質(zhì)
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地，涉及一種利用還原鐵尾渣制備水泥混凝土礦物摻合料的方法。
背景技術(shù)：
：水泥混凝土作為一種重要的物質(zhì)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中。然而，現(xiàn)有的水泥混凝土材料本身存在一些缺陷，首先，它的主要組成物是水泥，水泥是高能耗、重污染、資源消耗類的工業(yè)品；其次，使用水泥制備的水泥混凝土，往往性能偏低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種利用還原鐵尾渣制備水泥混凝土礦物摻合料的方法，其目的在于，解決現(xiàn)有水泥混凝土中過(guò)度使用高能耗、重污染、資源消耗類水泥、以及水泥混凝土性能偏低的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種利用還原鐵尾渣制備水泥混凝土礦物摻合料的方法，包括以下步驟：(1)將鐵礦樣破碎至3mm大小以下，按鐵礦樣：煤：偏鋁酸鈉：元明粉的質(zhì)量比＝1：0.4：0.05：0.01的比例混勻，對(duì)混合的固體進(jìn)行低溫余熱和高溫還原焙燒，以得到焙砂；(2)將得到的焙砂磨至0.075mm大小以下的焙砂數(shù)量占總焙砂數(shù)量的77～83％為止，并在72ka/m條件下進(jìn)行一粗一掃弱磁選，以得到還原鐵尾渣。(3)以三異丙醇胺和三乙醇胺作為復(fù)合助磨劑對(duì)鐵尾渣進(jìn)行助磨，其中三異丙醇胺與三乙醇胺的質(zhì)量比為2：1，摻量為鐵尾渣的0.02％。(4)將步驟(3)處理后得到的鐵尾渣進(jìn)行粉磨，并摻入硫酸鈉和氯化鈣作為復(fù)合激發(fā)劑對(duì)粉磨后的鐵尾渣進(jìn)行活性激發(fā)，其中硫酸鈉與氯化鈣的質(zhì)量比為1：1、摻量為尾渣的0.8％；(5)使用步驟(4)處理得到的鐵尾渣作為礦物摻合料，替代配制水泥混凝土所需水泥總量的35％或以下的水泥。優(yōu)選地，低溫預(yù)熱過(guò)程是在400℃～500℃下進(jìn)行，時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí)。優(yōu)選地，高溫還原焙燒過(guò)程是在1100～1250℃下進(jìn)行，時(shí)長(zhǎng)為3小時(shí)。優(yōu)選地，助磨過(guò)程是發(fā)生在磨礦濃度68～73％、介質(zhì)充填率46～50％的條件下?？傮w而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：1、本發(fā)明制備得到的礦物摻合料能夠在制備水泥混凝土的過(guò)程中替代部分水泥，從而直接減少了水泥的消耗，并因此降低了能耗、污染和資源消耗。2、本發(fā)明的礦物摻合料是通過(guò)尾渣經(jīng)過(guò)物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)后得到，使用該礦物摻合料配置的水泥混凝土比現(xiàn)有的水泥混凝土具備更好的性能。3、本發(fā)明方法極大地消耗了鐵礦中的尾渣，從而實(shí)現(xiàn)了該固體工業(yè)廢渣的綜合利用，并能夠防止該廢渣污染環(huán)境。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明利用還原鐵尾渣制備水泥混凝土礦物摻合料的方法的流程圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。本發(fā)明的整體思路在于，提供一種可在水泥混凝土中部分取代水泥成分的礦物摻合料，用于減少水泥用量，提高混凝土性能，徹底根除工業(yè)廢渣占地和污染環(huán)境的問(wèn)題。礦物摻合料是在水泥混凝土制備過(guò)程中加入的具有一定細(xì)度和活性的礦物類物質(zhì)，目前礦物摻合料絕大部分來(lái)源于工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的固體廢棄物(如礦渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石等)，同時(shí)也有少部分來(lái)源于天然礦(如石灰石、黏土等)。礦物摻合料的使用既可以大幅降低水泥的用量(由于水泥為高能耗、重污染、資源消耗類工業(yè)品)，又能夠大量消耗工業(yè)廢渣，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。目前我國(guó)普通硅酸鹽水泥中都含有一定量的礦物摻合料，現(xiàn)代水泥混凝土的生產(chǎn)中也普遍摻加有礦物摻合料。如圖1所示，本發(fā)明利用還原鐵尾渣制備水泥混凝土礦物摻合料的方法包括以下步驟：(1)將高磷鐵礦樣破碎至3mm大小以下，按鐵礦樣：煤：偏鋁酸鈉：元明粉的質(zhì)量比＝1：0.4：0.05：0.01的比例混勻(偏鋁酸鈉、元明粉為常見(jiàn)脫磷劑)，在400℃～500℃低溫預(yù)熱2小時(shí)，并在1100～1250℃高溫還原焙燒3小時(shí)；(2)將還原焙燒后得到的焙砂磨至0.075mm大小以下的焙砂數(shù)量占總焙砂數(shù)量的77～83％為止，并在72ka/m條件下進(jìn)行一粗一掃弱磁選，以得到還原鐵尾渣。此時(shí)，對(duì)得到的還原鐵尾渣進(jìn)行化學(xué)多項(xiàng)分析和礦物組成鑒定，尾渣礦物成分以硅、鋁酸鹽礦物為主，詳細(xì)結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。尾渣中cao、mgo屬于堿性氧化物，是尾渣形成活性的主要化學(xué)相，因此，采用合適的化學(xué)激發(fā)劑激發(fā)該潛在活性成分，是使該尾渣從工業(yè)廢渣轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谢瘜W(xué)反應(yīng)活性的膠凝材料的必要手段。表1鐵尾渣的化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果(％)成分sio2al2o3caomgofe2o3fe含量42.1125.679.348.706.821.53成分p2o5k2ona2oso3不定型碳cl-含量1.640.420.881.360.860.08表2鐵尾渣的礦物組成(鏡下鑒定)(％)礦物石英黏土礦物石膏磷灰石金屬鐵磁鐵礦赤鐵礦含量3437231.52.50.5(3)在磨礦濃度68～73％、介質(zhì)充填率46～50％的條件下，以三異丙醇胺和三乙醇胺作為復(fù)合助磨劑對(duì)鐵尾渣進(jìn)行助磨(即物理激發(fā))，其中三異丙醇胺與三乙醇胺的質(zhì)量比為2：1，摻量為鐵尾渣的0.02％。(4)將步驟(3)處理后得到的鐵尾渣進(jìn)行粉磨，并摻入硫酸鈉和氯化鈣作為復(fù)合激發(fā)劑對(duì)粉磨后的鐵尾渣進(jìn)行活性激發(fā)(即化學(xué)激發(fā))，其中硫酸鈉與氯化鈣的質(zhì)量比為1：1、摻量為尾渣的0.8％；(5)使用步驟(4)處理得到的鐵尾渣作為礦物摻合料替代配制水泥混凝土所需水泥總量的35％或以下的水泥。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)替代量小于35％時(shí)，水泥混凝土各齡期強(qiáng)度普遍接近或超過(guò)基準(zhǔn)值。實(shí)施例1：固定磨礦濃度71％、介質(zhì)充填率48％，將摻量為0.02％、0.03％、0.04％的三異丙醇胺-三乙醇胺復(fù)合助磨劑分別加入磨機(jī)中，其中三異丙醇胺：三乙醇胺＝2：1。對(duì)所得磨礦產(chǎn)品進(jìn)行比表面積測(cè)定，并與不摻任何助磨劑的空白樣比較。詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表3。表3三異丙醇胺與三乙醇胺組成的復(fù)合助磨劑的助磨效果實(shí)施例2：尾渣經(jīng)粉磨后摻入化學(xué)激發(fā)劑，即將硫酸鈉與氯化鈣按質(zhì)量1：1混合均勻，以0.2％、0.4％、0.6％和0.8％的摻量分別摻入還原鐵尾渣中，按c30水泥混凝土基準(zhǔn)配合比配制水泥混凝土(配合比見(jiàn)表4)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至各齡期，測(cè)得3d、7d、28d的強(qiáng)度，并與c30水泥混凝土基準(zhǔn)樣及摻加未激發(fā)尾渣水泥混凝土樣本進(jìn)行對(duì)比。詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表5。表4c30水泥混凝土基準(zhǔn)配合比(kg/m3)表5硫酸鈉-氯化鈣激發(fā)的尾渣對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的影響(mpa)實(shí)施例3：采用經(jīng)磨礦后比表面積分別為364m2/kg、423m2/kg、441m2/kg、467m2/kg、479m2/kg的尾渣，以膠凝材料總量的25％為摻量，用尾渣替代水泥，將硫酸鈉與氯化鈣按質(zhì)量1：1混合均勻，以0.8％(尾渣質(zhì)量百分比)的摻量摻入尾渣復(fù)合膠凝材料中，同時(shí)加入1.0％(膠凝材料總質(zhì)量百分比)的萘系高效減水劑，配制c30水泥混凝土，研究尾渣不同比表面積對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的影響。詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表6。表6激發(fā)尾渣比表面積對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的影響(mpa)實(shí)施例4：尾渣經(jīng)粉磨后以膠凝材料總質(zhì)量的15％、25％、35％、45％、55％為摻量取代水泥，將硫酸鈉與氯化鈣按質(zhì)量1：1混合均勻，以0.8％(尾渣質(zhì)量百分比)為摻量加入礦渣復(fù)合膠凝材料中，同時(shí)加入1.0％(膠凝材料總質(zhì)量百分比)的萘系高效減水劑，配制c30水泥混凝土，研究不同摻量尾渣對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的影響。詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表7。表7激發(fā)尾渣的摻量對(duì)水泥混凝土強(qiáng)度的影響(mpa)由于礦物摻合料含有與水泥成分相似的si02、a1203、fe203、cao等活性成分，常溫下能與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生二次水化反應(yīng)(即“火山灰效應(yīng)”)，因此，將其摻入水泥砂漿中取代部分膠凝材料，對(duì)水泥混凝土工作性能(如和易性、塌落度經(jīng)時(shí)損失)、力學(xué)性能(如后期強(qiáng)度)、耐久性能(如抗凍性、抗?jié)B性、耐蝕性)等具有改善作用。通過(guò)制備水泥混凝土的礦物摻合料，不僅有節(jié)約水泥、降低工程造價(jià)、提高水泥混凝土性能的意義，還能為發(fā)展水泥基材料行業(yè)帶來(lái)技術(shù)上的革新。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12