一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土及其制备方法。所述高性能混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、锑矿冶炼渣，碎石、减水剂、水泥改质剂与水制备而成，每立方米高性能混凝土中各材料的质量比为水泥：粉煤灰：矿粉：锑矿冶炼渣：碎石：减水剂：水泥改质剂：水为360：36～42：72～84：623～722：918～1017：4.68：0.05：160。本发明利用锑矿冶炼渣替代砂，粉煤灰、矿粉替代部分水泥，能节约能源与资源，使锑矿冶炼渣得到无害化、资源化利用，符合国家循环经济的产业政策，具有显著的经济、社会和环境效益。
【专利说明】一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 锑作为一种重要的国家战略物质，主要用于生产陶瓷、玻璃、电池、油漆、烟火、军 火、半导体、杀虫剂以及阻燃剂等。世界锑储量大约4. 5?6百万吨，中国储量3. 0?3. 5 百万吨，世界主要国家锑用量都很大，每年约12?15万吨，中国作为世界头号锑生产大国， 2013年生产的锑与锑产品达到了 31. 16万吨。目前，在全国（尤其是湖南、贵州、广西）的 锑冶炼过程中产生了大量的锑矿冶炼渣。以前锑矿冶炼渣随意堆放，在自然环境（包括风 化、雨水淋溶等）作用下大量的重金属从冶炼渣中释放至环境中，当前处理锑矿冶炼渣的 主要方法是建立尾砂库或尾砂坝与锑矿尾砂等进行混合堆放，但这种处理方式不仅要占用 大量土地，而且要耗用大量的人力、物力将锑矿冶炼渣进行转移，此外尾砂库堆放时还存在 溃坝的危险从而给土壤、水环境与人民的生命财产安全带来极大的隐患。
[0003] 为了消除锑矿冶炼渣带来的这些隐患，同时也为社会节约宝贵土地资源和涉锑企 业减少锑矿冶炼渣处理资金，因此，如何对锑矿冶炼渣进行充分的再利用是人们亟待解决 的技术难题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土及其制备方法， 该混凝土强度达到C50级。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的方案为：
[0006] 一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土，所述高性能混凝土由水泥、粉煤灰、矿 粉、锑矿冶炼渣，碎石、减水剂、水泥改质剂与水制备而成，每立方米高性能混凝土中各材料 的质量比为水泥：粉煤灰：矿粉：锑矿冶炼渣：碎石：减水剂：水泥改质剂：水为360 :36? 42 :72 ?84 :623 ?722 :918 ?1017 :4. 68 :0. 05 :160。
[0007] 上述方案中，所述铺矿冶炼澄的质量/(铺矿冶炼澄的质量+碎石的质量）为 0. 38 ?0. 44。
[0008] 上述方案中，所述锑矿冶炼渣中主要成分：SiO2含量为49. 22 %?52. 17%， Fe2O3含量为 15. 56 % ?17. 38 %，Al 203含量为 12. 43 % ?15. 16 %，CaO 含量为 IL 42 % ? 14. 08%，MgO 含量为 L 24%?2. 15%，K2O 含量为 0· 94%?L 39%。
[0009] 上述方案中，所述粉煤灰来自火电厂，质量等级为I级，所选矿粉为S95级，所述 矿粉来自粒化高炉矿渣。
[0010] 上述方案中，所述减水剂为萘系高效减水剂，所述水泥改质剂为T-007高分子水 泥改质剂。
[0011] 上述方案中，所述碎石粗骨料的粒径为5mm?26. 5mm的连续级配，压碎指标值 < 10%，针片状彡5%。
[0012] 上述方案中，所述锑矿冶炼渣细骨料为经干燥磨碎而成，粒径< 4. 75mm，细度模数 为 2. 6 ?3. 2〇
[0013] 上述方案中，所述减水剂为萘系减水剂。
[0014] 上述方案中，所述减水剂为MF减水剂，复配NNO减水剂。
[0015] 所述的利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0016] 1)将锑矿冶炼渣干燥磨碎，经4. 75mm的圆孔筛过筛后备用；
[0017] 2)将按质量比称量的水泥、粉煤灰、矿粉与步骤1)中备用锑矿冶炼渣加入强制式 混凝土搅拌机中，搅拌20s?40s ;
[0018] 3)在搅拌机中加入水，搅拌15s?25s，再加入碎石；
[0019] 4)将水泥改质剂与减水剂溶解于水中，再加入搅拌机中，继续搅拌150s后出料。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0021] (1)利用本发明的方法，使锑矿冶炼渣中的资源得到合理利用。制备高性能混凝土 原料的中的水泥在水化过程释放出的Ca (OH) 2，与锑矿冶炼渣中的活性成分Si02、Al203以及 火电厂I粉煤灰、S95级粒化高炉矿渣粉灰中的活性成分发生水化反应生成水化硅酸钙、水 化铝酸钙等水化产物。此外锑矿冶炼渣表面存在孔隙，水泥浆与这样的骨料表面接触时其 粘附性得到了加强。锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土充分利用锑矿冶炼渣中的活性成分， 实现了变废为宝，符合国家"循环经济、绿色生产"的政策。
[0022] (2)高性能混凝土中加入的I级粉煤灰、S95级粒化高炉矿渣粉灰降低了混凝土 中的水化热，减少了混凝土温度裂缝的开展，提高了混凝土的后期强度与抗化学腐蚀性。
[0023] (3)锑矿尾砂中的重金属锑、砷、汞、镉很好的固化在高性能混凝土中，高性能混凝 土中浸出液重金属浓度均低于浸出毒性鉴别标准值，可以从根本上解决锑矿冶炼渣对环境 的污染问题。
[0024] 综上所述，本发明提供了一种利用锑矿冶炼渣制备高性能混凝土的方法，该技术 用锑矿冶炼渣来替代混凝土的细骨料，用来自火电厂的I级粉煤灰及来自粒化高炉矿渣磨 细的S95级矿粉取代部分水泥制备高性能混凝土。利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土能 改善新拌混凝土的工作性，降低混凝土初期水化热，减少混凝土的温度裂缝，提高混凝土的 抗化学腐蚀性能，提高混凝土的密实度，保证其耐久性。此外锑矿冶炼渣中的重金属被固化 在密实的混凝土中，能减少锑、砷、汞、镉等重金属污染。在锑矿冶炼渣制备高性能混凝土过 程中来自锑矿的冶炼渣与火电厂的粉煤灰等固废得到利用，真正实现了 "循环经济、绿色生 产"的目的。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的 实施例。以下实施例所使用的锑冶炼渣的主要化学成分分析（见表1)。
[0026] 表1锑矿冶炼渣主要化学成分（％ )
[0027]
【权利要求】
1. 一种利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土，其特征在于，所述高性能混凝土由水泥、 粉煤灰、矿粉、锑矿冶炼渣，碎石、减水剂、水泥改质剂与水制备而成，每立方米高性能混凝 土中各材料的质量比为水泥：粉煤灰：矿粉：锑矿冶炼渣：碎石：减水剂：水泥改质剂：水为 360 :36 ?42 :72 ?84 :623 ?722 :918 ?1017 :4. 68 :0. 05 :160。
2. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述锑矿冶炼渣的质量八锑矿 冶炼渣的质量+碎石的质量）为0. 38?0. 44。
3. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述锑矿冶炼渣中主要成分： Si〇2含量为 49. 22 % ?52. 17 %，Fe 203含量为 15. 56 % ?17. 38 %，A1 203含量为 12. 43 % ? 15. 16%，CaO含量为 11. 42%?14. 08%，Mg0含量为 1. 24%?2. 15%，K20含量为 0? 94%? 1. 39%〇
4. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰来自火电厂，质量等 级为I级，所选矿粉为S95级，所述矿粉来自粒化高炉矿渣。
5. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘系高效减水剂， 所述水泥改质剂为T-007高分子水泥改质剂。
6. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述碎石粗骨料的粒径为5mm? 26. 5mm的连续级配，压碎指标值< 10%，针片状< 5%。
7. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述锑矿冶炼渣细骨料为经干 燥磨碎而成，粒径< 4. 75mm，细度模数为2. 6?3. 2。
8. 根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂。
9. 根据权利要求8所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为MF减水剂，复配 NNO减水剂。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的利用锑矿冶炼渣制备的高性能混凝土的制备方 法，其特征在于包括如下步骤： 1) 将锑矿冶炼渣干燥磨碎，经4. 75mm的圆孔筛过筛后备用； 2) 将按质量比称量的水泥、粉煤灰、矿粉与步骤1)中备用锑矿冶炼渣加入强制式混凝 土搅拌机中，搅拌20s?40s ; 3) 在搅拌机中加入水，搅拌15s?25s，再加入碎石； 4) 将水泥改质剂与减水剂溶解于水中，再加入搅拌机中，继续搅拌150s后出料。
【文档编号】C04B28/00GK104478328SQ201410742304
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】曾德芳, 周赛军 申请人:武汉理工大学