本发明涉及一种建筑材料的制备领域，尤其是一种利用极细颗粒钼尾矿和废石的高强混凝土及其制备方法。
背景技术：
：高强混凝土应用范围广泛，尤其在土木建筑工程中，随着我国高层、超高层建筑、大跨度桥梁、架空索道及高速公路等工程建设项目的增多，对于高强混凝土需求量必然会大大增加。但是由于我国自然资源分布不平衡，东部沿海及资源匮乏地区用于制备高强混凝土的原料已出现供给不足；同时随着社会经济快速发展，物价也随之上涨，用于制备高强混凝土的各原料价格也随之上涨，所以研制出符合功能要求和价格低廉的高强混凝土结构材料非常必要。我国人多地少、自然资源分布不均、自然资源人均占有量不及世界平均水平的1/6是基本国情。随着国家经济建设步入新的阶段，国家对自然资源的综合利用提出要加大资源的综合利用率，全面促进资源节约循环高效使用等更高要求。然而由于过去我国对矿山的粗放式开采以及对矿石中有价元素的提取技术落后等原因，造成我国累计产生了大量固体废弃物，这其中主要由尾矿和废石组成。随着选矿技术的发展，现今的选矿技术一般进过开采-破碎-粉碎-分选等工艺流程。对于钼而言，其是一种稀有金属，其存在于矿石中的比例非常稀少，所以在开采的过程中会存在大量不含矿的围岩和夹石，这些统称为废石。随后在精选过程中会产生大量的尾矿，通常钼尾矿中废石和尾矿的含量会在98%以上。大量的尾矿和废石的堆存对矿山的生态环境造成毁灭性的影响，其挤占了有限的山林资源，造成生物生存空间的破坏，同时也对人民生命安全构成潜在危险；尾矿及尾矿库的管理也占用了矿山大量的生产资料，尾矿的堆存管理成本也逐年升高，这些问题已经给企业的生产、发展、安全以及环境保护都造成了很大的影响。所以加强二次资源的有效利用，是解决矿产资源短缺和发展矿山循环经济的有效途径。对于钼尾矿及废石的综合利用已有报道，但大都集中在有价元素的回收和少量用于水泥熟料原料研制的研究，对于综合利用钼尾矿和废石制备混凝土研究还未见报道。由于钼在矿石中含量极少，所以提取钼要经过多次精选，这就是使得尾矿为极细颗粒。钼尾矿属于一种以石英为主的高硅酸盐矿物，其化学成分主要由sio2、al2o3、cao等氧化物组成，这为混凝土强度发展提供充足的硅质材料。加入铜尾渣、熟料石膏等辅料可以参与初期的水化反应，生产大量水化硅酸钙、钙矾石等水化产物，提高了混凝土的力学性能。利用钼尾矿及废石等固体废弃物不仅可以制备出符合国家规范要求的高强混凝土，同时也提高了固体废弃物的利用率，找到了一条综合利用钼尾矿和废石的新方法，为矿山企业实现固体废弃物资源的循环利用提供新途径。技术实现要素：本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用极细颗粒钼尾矿和废石的高强混凝土及其制备方法，使用该方法能使固体废弃物的综合利用率达到90%以上，同时制品可以达到性能要求并且具有较高的经济和社会效益。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种利用极细颗粒钼尾矿和废石的制备高强混凝土的方法，本发明采用母岩强度等级与混凝土强度等级相当的骨料，配制c70强度等级的混凝土，同时本发明还提供了一种制备高强混凝土的复合胶凝材料制备方法。本发明包括以下质量份的原材料：废石粗骨料41～52份；钼尾矿砂细骨料22～34份；复合胶凝材料掺合料27～31份；高效减水剂0.1～0.2份；水5～12份。所述复合胶凝材料掺合料包括以下质量份的原材料：磨细钼尾矿10～15份磨细水泥熟料4.5～9.5份磨细铜尾渣8.5～10份磨细脱硫石膏2～3份。所述废石粗骨料的粒径为4.5mm~10mm，按质量比，石粉含量<3%，含泥量<1%，片石含量<10%。所述钼尾矿砂细骨料的粒径>150µm，按质量比，泥量低于5%，其中粒径为0.60mm-1.18mm的占20%~30%，粒径大于1.18mm占的比例﹤15%。所述高效减水剂为粉末状pc型减水剂。所述磨细钼尾矿的比表面积为450～650m2/kg，按质量比含水率<0.1%。所述磨细水泥熟料的比表面积为350～480m2/kg，按质量比含水率<0.1%。所述磨细铜尾渣的比表面积为330～450m2/kg，按质量比含水率<0.1%。所述磨细脱硫石膏的比表面积为270～400m2/kg，按质量比含水率<0.1%。一种利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1）.将开采的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含按质量比石粉含量<3%，含泥量<1%，片石含量<10%，将该废石颗粒用于高强混凝土粗骨料；2）.使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料，按质量比，使其含泥量低于5%，其中粒径为0.60mm-1.18mm的占20%~30%，粒径大于1.18mm占的比例﹤15%；3）.粒径<150µm钼尾矿颗粒烘干至按质量比含水率<0.1%，然后置于球磨机进行粉磨，粉磨至比表面积为450～650m2/kg，用于复合胶凝材料掺合料；4）.将水泥熟料、铜尾渣和石膏辅料烘干至按质量比含水率<0.1%用于复合胶凝材料掺合料，然后分别置于球磨机中进行粉磨，粉磨至比表面积分别为350～480m2/kg、330～450m2/kg、270～400m2/kg；将步骤3）中制备的磨细钼尾矿与磨细水泥熟料、磨细铜尾渣、磨细石膏按照质量比10～15：4.5～9.5：8.5～10：2～3混合配制复合胶凝材料掺合料；5）.将步骤1）、2）、3）、4）中准备好的物料混合后，加入按比例称量的水，再加入pc型减水剂，将总混合后的材料置于单卧轴强制式混凝土搅拌机进行150～250s搅拌均匀制成高强混凝土。6）.将步骤5）制备的高强混凝土浇筑在标准150mm×150mm×150mm、150mm×150mm×300mm、100mm×100mm×600mm模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。使用的钼尾矿中，化学成份以质量百分比计为：sio250%～75%，al2o34%～10%，cao1%～5%，mgo1%～5%，fe2o3+feo0.1%～5%，tio20.1～2%，k2o0.1%～5%，na2o0.1%～5%，p2o50.01%～0.1%，烧失量0.1%~5%，其他0.01%～2%。使用的废石其化学成份以质量百分比计为：sio245%~75%，al2o310%~20%，fe2o3+feo0.01%~2%；cao2%~10%，k2o1%~5%，na2o1%~5%，mgo1%~5%，烧失量0.5%~5%；其他0.1%~3%。经实验，最终高强混凝土28d龄期抗压强度高达70mpa，固体废弃物的利用率达到90%以上，实现了资源的循环利用。利用钼尾矿及废石等固体废弃物不仅可以制备出符合国家规范要求的高强混凝土，同时也提高了固体废弃物的综合利用率，找到了一条综合利用钼尾矿和废石的新方法，为矿山企业实现固体废弃物资源的循环利用提供新途径。同时本发明的实施对于提高钼矿山的资源利用效率、保护环境、推动矿区经济可持续健康发展具有重要意义。图1是本发明制备方法工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。利用极细颗粒钼尾矿和废石的制备高强混凝土，包括以下质量份的原材料：废石粗骨料41～48份；钼尾矿砂细骨料22～34份；复合胶凝材料掺合料27～31份；高效减水剂0.1~0.2份；水5～12份。所述复合胶凝材料掺合料包括以下质量份的原材料：磨细钼尾矿10～15份磨细水泥熟料4.5～9.5份磨细铜尾渣8.5～10份磨细脱硫石膏2～3份废石粗骨料的粒径为4.5mm~10mm，按质量比，石粉含量<3%，含泥量<1%，片石含量<10%。钼尾矿砂细骨料的粒径>150µm，按质量比，泥量低于5%，其中粒径为0.60mm-1.18mm的占20%~30%，粒径大于1.18mm占的比例﹤15%。高效减水剂为粉末状pc型减水剂。磨细钼尾矿的比表面积为450～650m2/kg，按质量比含水率<0.1%。磨细水泥熟料的比表面积为350～480m2/kg，按质量比含水率<0.1%。磨细铜尾渣的比表面积为330～450m2/kg，按质量比含水率<0.1%。磨细脱硫石膏的比表面积为270～400m2/kg，按质量比含水率<0.1%。使用的钼尾矿中，化学成份以质量百分比计为：sio250%～75%，al2o34%～10%，cao1%～5%，mgo1%～5%，fe2o3+feo0.1%～5%，tio20.1～2%，k2o0.1%～5%，na2o0.1%～5%，p2o50.01%～0.1%，烧失量0.1%~5%，其他0.01%～2%。使用的废石其化学成份以质量百分比计为：sio245%~75%，al2o310%~20%，fe2o3+feo0.01%~2%；cao2%~10%，k2o1%~5%，na2o1%~5%，mgo1%~5%，烧失量0.5%~5%；其他0.1%~3%。实施例1：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为400m2/kg、480m2/kg、330m2/kg、270m2/kg，然后将磨细钼尾矿与熟料、铜尾渣、石膏按照重量百分比10:9.5:8.5:2配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比48:22:30的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.6%的pc型减水剂，加入干料总重量7%的水进行充分搅拌，搅拌150s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表1所示：表1实施实例1制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d42.41.83.65×1044.328d71.95.94.37×1045.6实施例2：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的不含矿的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为650m2/kg、350m2/kg、330m2/kg、320m2/kg，然后将磨细钼尾矿与熟料、铜渣、石膏按照质量百分比15:4.5:8.5:3配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比46:24:30的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.4%的pc型减水剂，加入干料总重量7%的水进行充分搅拌，搅拌180s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表2所示：表2实施实例2制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d49.53.13.72×1044.528d75.66.74.84×1045.2实施例3：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的不含矿的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为400m2/kg、350m2/kg、450m2/kg、400m2/kg，然后将磨细钼尾矿与熟料、铜渣、石膏按照重量百分比10:4.5:10.5:2配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比47:26:27的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.5%的pc型减水剂，加入干料总重量7%的水进行充分搅拌，搅拌180s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表3所示：表3实施实例3制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d53.25.13.37×1044.028d77.17.74.54×1045.5实施例4：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的不含矿的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为400m2/kg、480m2/kg、450m2/kg、270m2/kg，然后将磨细钼尾矿与熟料、铜渣、石膏按照重量百分比12:7.5:8.5:2配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比42:28:30的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.7%的pc型减水剂，加入干料总重量9%的水进行充分搅拌，搅拌240s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表4所示：表4实施实例4制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d47.34.83.71×1043.928d70.66.54.84×1045.4实施例5：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的不含矿的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为500m2/kg、420m2/kg、330m2/kg、350m2/kg，然后将磨细钼尾矿与磨细熟料、铜渣、石膏按照重量百分比10:6.5:8.5:2配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比47:26:27的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.4%的pc型减水剂，加入干料总重量10%的水进行充分搅拌，搅拌200s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表5所示：表5实施实例5制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d42.33.83.43×1043.628d73.78.54.53×1044.9实施例6：利用极细颗粒钼尾矿和废石制备高强混凝土的方法，包括以下步骤：1.将开采的不含矿的围岩和夹石使用鄂式破碎机进行破碎并筛分，废石粒径>+10mm重新进行破碎，最后破碎至粒径4.5mm~10mm，而后对颗粒进行冲洗至含石粉含量<3%，用于高强混凝土粗骨料。使用水力旋流器将钼尾矿进行筛分分级，将钼尾矿颗粒粒径>150µm的钼尾矿砂用于高强混凝土细骨料。将细颗粒钼尾矿、水泥熟料、铜尾渣、脱硫石膏分别粉磨至比表面积为650m2/kg、480m2/kg、400m2/kg、350m2/kg，然后将磨细钼尾矿与熟料、铜渣、石膏按照重量百分比13:4.5:8.5:3配制复合胶凝材料。2.将1所提中方式制备原料，然后将废石、钼尾矿砂、复合胶凝材料按照重量百分比41:30:29的干料混合均匀后，添入占胶凝材料质量分数0.6%的pc型减水剂，加入干料总重量12%的水进行充分搅拌，搅拌250s均匀后，浇筑于标准模具中，置于振动台振实后放在标准条件下养护24h后拆模，继续置于标准条件下养护至不同龄期测试其性能。本发明制备的高强混凝土检测力学性能结果如下表6所示：表6实施实例6制备的高强混凝土性能指标（mpa）龄期抗压强度抗折强度静力弹性模量劈裂抗拉强度3d42.33.83.43×1043.628d75.47.64.53×1044.9上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页12