一种石粉基矿物掺合料及其制备方法、应用与流程

本发明属于建筑材料制备，特别涉及一种石粉基矿物掺合料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、生产机制砂和碎石的过程中，通常会产生大量的石渣尾料。石渣是一种由石屑、石粉、泥土和水组成的混合物，难以处理且存量巨大，目前只能集中回收，运往弃渣场进行填埋处理，对生态环境产生了不利影响，同时造成了土地资源和矿山资源的浪费。如果采用石渣经处理后作为混凝土用矿物掺合料，不仅能为混凝土行业提供来源广泛的矿物掺合料，还能解决石渣堆积造成的环境问题。

2、然而，石渣经简单粉磨形成的石粉活性远低于粉煤灰和矿粉等活性掺合料，石粉的化学活性不高的主要原因在于，石粉中大部分为晶体，只有极少部分为玻璃体，但是产生化学活性的主要为玻璃体。因此，石粉在混凝土中主要起物理填充作用，化学活性不高。石粉表面亲水性差，配制的混凝土易离析泌水，匀质性不高，影响施工质量。

3、因此，需要提出一种石粉基矿物掺合料的制备方法，改善制备的石粉基矿物掺合料的化学活性和保水性，使其用于混凝土制备时能够有效保障混凝土的力学性能和低泌水率。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种石粉基矿物掺合料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

2、对尾料石渣依次进行水洗除土、破碎处理以及压滤处理，得到石渣颗粒；

3、将石渣颗粒与溶解酸液混合进行第一球磨，得到第一活化石粉；

4、将第一活化石粉与含铝活性矿物混合进行第二球磨，得到第二活化石粉；

5、将第二活化石粉与亲水材料混合进行第三球磨，得到亲水石粉；

6、对亲水石粉进行烘干、分选和按比例混合，得到石粉基矿物掺合料。

7、进一步地，水洗除土经水洗筛筛分，去除尾料石渣中的泥土和有机质；破碎处理的转速为1000－1500r/min，破碎处理后石渣颗粒的平均粒径为0.3－0.6mm；

8、压滤处理后石渣颗粒的含水率＜5％。

9、进一步地，石渣颗粒与溶解酸液的质量比为100：5－100：2；溶解酸液中的酸包括混合体积比例为9：1－1：9的刻蚀硅晶片的废酸和生产钛白粉的废酸。

10、进一步地，第一球磨的转速为22－25r/min，第一球磨的时间为40－50min。

11、进一步地，含铝活性矿物包括黏土砖粉、铝灰或偏高岭土粉。

12、进一步地，第二球磨的转速为18－22r/min，第二球磨的时间为10－20min。

13、进一步地，亲水材料为亲水型偶联剂和聚乙二醇混合溶液；亲水型偶联剂包括亲水型硅烷偶联剂、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、淀粉醚中的一种或多种。

14、进一步地，第三球磨的转速为15－18r/min，第三球磨的时间为5－10min。

15、进一步地，亲水石粉烘干、分选后得到粒径大于300目和小于300目的两类石粉，将粒径大于300目和小于300目的两类石粉按照7：3－5：5的质量比例混合，得到石粉基矿物掺合料。

16、另外，本发明还提出了一种石粉基矿物掺合料，所述石粉基矿物掺合料通过上述制备方法制备得到；石粉基矿物掺合料的平均粒径为300－400目；石粉基矿物掺合料的亲水系数＞1.0；石粉基矿物掺合料的28天活性指数＞70％；石粉基矿物掺合料的含水率＜1％。

17、另外，本发明还提出了一种如上述的石粉基矿物掺合料的应用，所述石粉基矿物掺合料用于制备混凝土。

18、本发明中，将经水洗、破碎以及压滤处理后的石渣与溶解混合酸液发生化学反应，石渣经球磨后形成小粒径的石粉，石粉的比表面积远大于石渣，产于化学反应的点位增加，提高了石粉的化学活性；与溶解混合酸液发生化学反应使石粉颗粒表面粗糙化，水分子与石渣颗粒表面的接触面积增大，降低了石渣颗粒表面的接触角，提高了石渣颗粒的亲水性；石渣颗粒表面粗糙化使石粉与水泥水化产物之间的搭接更加紧密牢靠，间接提高了石粉的28天活性指数。同时反应生成的活化石粉也是一种混凝土早强剂，促进早期水泥水化物的生成，进一步提高了石粉混凝土的保水性。

19、该制备方法通过加入溶解混合酸液活化、加入含铝活性矿物协同活化、加入亲水材料三个步骤的协同作用，使制得的石粉基矿物掺合料含水率低、粒径小、活性高和保水性好，并充分利用石粉的物理填充作用，将制得的较高活性的石粉基矿物掺合料用于混凝土中，可显著提高其力学性能。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，水洗除土经水洗筛筛分，去除尾料石渣中的泥土和有机质；破碎处理的转速为1000－1500r/min，破碎处理后石渣颗粒的平均粒径为0.3－0.6mm；

3.根据权利要求1所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，石渣颗粒与溶解酸液的质量比为100：5－100：2；溶解酸液中的酸包括混合体积比例为9：1－1：9的刻蚀硅晶片的废酸和生产钛白粉的废酸。

4.根据权利要求3所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，含铝活性矿物包括黏土砖粉、铝灰或偏高岭土粉。

6.根据权利要求5所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，亲水材料为亲水型偶联剂和聚乙二醇混合溶液；亲水型偶联剂包括亲水型硅烷偶联剂、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素和淀粉醚中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种石粉基矿物掺合料的制备方法，其特征在于，亲水石粉烘干、分选后得到粒径大于300目和小于300目的两类石粉，将粒径大于300目和小于300目的两类石粉按照7：3－5：5的质量比例混合，得到石粉基矿物掺合料。

10.一种石粉基矿物掺合料，其特征在于，石粉基矿物掺合料通过权利要求1－9任一项所述的制备方法制备得到；

11.一种如权利要求10所述的石粉基矿物掺合料的应用，其特征在于，所述石粉基矿物掺合料用于制备混凝土。

技术总结
本发明属于建筑材料制备技术领域，特别涉及一种石粉基矿物掺合料及其制备方法、应用，所述方法包括以下步骤：对尾料石渣依次进行水洗除土、破碎处理以及压滤处理，得到石渣颗粒；将石渣颗粒与溶解酸液混合进行第一球磨，得到第一活化石粉；将第一活化石粉与含铝活性矿物混合进行第二球磨，得到第二活化石粉；将第二活化石粉与亲水材料混合进行第三球磨，得到亲水石粉；对亲水石粉进行烘干、分选和按比例混合，得到石粉基矿物掺合料。石粉基矿物掺合料的平均粒径为300－400目、亲水系数＞1.0、28天活性指数＞70％以及含水率＜1％。该石粉基矿物掺合料用于制备混凝土，可显著提高其力学性能。

技术研发人员：范冬冬,梁超,彭建伟,章国辉,黄海,汪志勇,陈儀涛,吴成浩,路景海,孔云,沈韫,梁长伟,张文宇
受保护的技术使用者：中铁四局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27