1.本技术涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种金尾矿混凝土及其制备方法。
背景技术：
2.随着经济的快速发展，我国对黄金的需求日益增长。近年来我国黄金产量不断增加，产率不断增长，已逐渐成为产金大国。但黄金矿山的金含量一般较低，在生产中会产生大量的黄金尾矿，每年在黄金选冶过程中产生的固体废物超千万吨，且废物数量逐年递增。
3.这些固体废物若不及时处理便会产生诸多危害：一方面，由于技术条件限制，绝大多数采取堆放处理，不仅占用大量土地还会毁坏大量农用和林用土地；另一方面，尾矿中存在颗粒极细的尾矿扬尘和残留的选矿药剂，遇大风天气极易产生扬尘，而残留的选矿药剂易渗入地下，污染地下水以及周边环境；此外，尾矿堆存时易流动和塌漏，易在雨季引起塌陷和滑坡，易产生事故。
4.金尾矿堆放不仅是资源的浪费，还会产生诸多危害，若能合理的对这些尾矿渣加以利用，即可一定程度上解决矿山尾矿堆存问题，变废为宝，并创造经济效益。
技术实现要素：
5.为了回收利用黄金尾矿，本技术提供一种金尾矿混凝土及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供的一种金尾矿混凝土，采用如下的技术方案：一种金尾矿混凝土，由包括以下重量份的原料制得：水泥160
‑
180份，矿渣粉70
‑
80份，粉煤灰70
‑
80份，混合砂900
‑
920份，细石200
‑
220份，碎石790
‑
820份，水140
‑
165份，减水剂6
‑
10.2份；所述混合砂由以下重量百分比的组分组成：金尾矿砂或疏水改性金尾矿砂20
‑
30%、河砂70
‑
80%。
7.通过采用上述技术方案，本技术中采用金尾矿砂组成混合砂，由于金尾矿砂颗粒表面粗糙，且棱角清晰尖锐，呈现出棱柱或棱锥形，在混凝土固化后，金尾矿砂颗粒之间、金尾矿砂颗粒与混凝土内其他固体颗粒间的“钉扎”、“咬合”作用，即可使得混凝土强度提高，进而满足强度要求。
8.但也因为金尾矿砂颗粒表面棱角清晰，导致金尾矿砂颗粒间、金尾矿砂颗粒与混凝土内其他固体颗粒间摩擦力增大，且金尾矿砂细度模数极小，其颗粒之间的粘滞力较大，对于混凝土的流动性具有不利影响。
9.而将金尾矿砂与颗粒表面光滑圆润的河砂进行配合，减小了金尾矿砂颗粒与河砂颗粒间的摩擦力，从而降低了金尾矿砂对混凝土流动性的影响；且将金尾矿砂掺量控制在混合砂重量份的20
‑
30%之间，即可控制表面粗糙的颗粒的含量，以降低粗糙的金尾矿砂颗粒间、金尾矿砂颗粒与河砂颗粒间的摩擦，进而降低金尾矿砂对混凝土流动性的影响。
10.本技术中通过控制河砂、细石以及碎石的配比，将砂率控制在46
‑
48%之间，一方面降低了由于砂率过小，导致粗骨料间的空隙不足以被填充，进而导致粗骨料颗粒相互嵌挤
摩擦，使得水泥浆不足以推动，最终导致流动性变差的可能；另一方面也降低了砂率过大，导致骨料的比表面积增大，进而占用了大量水泥浆，使得空隙小、颗粒之间的摩擦面变大，最终导致流动性变差的可能。而将砂率控制在46
‑
48%之间，使得混凝土满足强度要求的同时提高了混凝土的流动性，从而一定程度上弥补了金尾矿砂对混凝土流动性的影响。
11.本技术中采用不同粒度金尾矿砂、河砂、细石以及碎石，彼此之间形成良好的级配，使得混凝土获得优良的密实度，进而提高混凝土的强度，使其满足混凝土的强度要求。
12.金尾矿砂与水的接触角为0
°
，且比表面积较大，具有较强吸水能力，从而对混凝土的流动性产生不利影响。而疏水改性金尾矿砂表面具有疏水膜，疏水膜降低了疏水改性金尾矿砂颗粒表面亲水性，从而降低疏水改性金尾矿砂吸水能力，使更多的水分子得以参与流动，以提高混凝土的流动性；且疏水膜为疏水改性金尾矿砂颗粒运动起到润滑作用，进而提高混凝土的流动性。
13.综上，本技术特定配方得到的金尾矿混凝土，在不影响混凝土流动性的同时，达到了施工所要求的强度。
14.优选的，所述疏水改性金尾矿砂由包括以下重量份的原料制得：聚二甲基硅氧烷60
‑
80份，三棕榈酸甘油酯60
‑
80份，2
‑
3份三乙醇胺，金尾矿砂40
‑
50份。
15.通过采用上述技术方案，表面自由能较低的聚二甲基硅氧烷和三棕榈酸甘油酯即可在金尾矿砂颗粒表面形成疏水膜，以改善金尾矿砂表面亲水性，进而提高混凝土的流动性；且疏水膜改善了金尾矿砂颗粒表面的粗糙度，在金尾矿砂颗粒运动中起到了润滑的作用。
16.优选的，所述疏水改性金尾矿砂由以下方法制得：s1、将聚二甲基硅氧烷与三棕榈酸甘油酯混合并加热至固体三棕榈酸甘油酯热熔成液体，制得疏水改性剂；s2、将金尾矿砂以及三乙醇胺加入疏水改性剂中继续加热，并搅拌得到固液两相混合物；s3、对固液两相混合物进行过滤，将过滤得到的固体颗粒a放入5
‑
10℃的水中冷却，再次过滤后得到固体颗粒b，对固体颗粒b干燥处理后得到疏水改性金尾矿砂。
17.通过采用上述技术方案，将金尾矿砂加入持续加热的疏水改性剂中，即可使得金尾矿砂颗粒被疏水改性剂充分包裹，在固化剂三乙醇胺的作用下，持续加热并冷却后，疏水改性剂即在金尾矿砂颗粒表面形成疏水膜，得到疏水改性金尾矿砂。
18.优选的，步骤s3中，对固体颗粒b干燥处理的参数为：加热温度43
‑
48℃，处理时间为90
‑
150min，投炉温度为40
‑
42℃。
19.通过采用上述技术方案，将冷却后过滤得到的疏水改性金尾矿砂迅速投入炉温为40
‑
42℃之间任意温度的烘箱内，即可使得平整的疏水膜表面由于外界温度骤变而产生纳米粗糙结构，从而使得疏水膜表面接触角增大，进而使得金尾矿砂获得超疏水表面，进一步改善疏水改性金尾矿砂的疏水性，从而提高混凝土的流动性。
20.优选的，所述减水剂选用聚羧酸减水剂。
21.通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂的掺入，为混凝土引入了聚羧酸分子，以促进水泥颗粒相互分散，释放出被包裹的水分子，进而大幅度减少用水量；且聚羧酸分子会通过吸附在水泥颗粒表面的方式使水泥颗粒表面带有负电荷，而金尾矿砂与河砂表面均显负
电性，使得金尾矿砂、河砂、以及表面带有负电荷的水泥颗粒间形成静电排斥作用，从而提高混凝土的流动性。
22.优选的，所述混凝土还包括重量份为2
‑
3份的十二烷基苯磺酸钠。
23.通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠作为引气剂掺入混凝土内，为混凝土引入结构好、半径小的气泡，从而改善混凝土的流动性。
24.优选的，所述水泥为p
•
o 42.5普通硅酸盐水泥，所述矿渣粉为s95级粒化高炉矿渣粉，所述粉煤灰为ii级粉煤灰。
25.通过采用上述技术方案，s95级粒化高炉矿渣粉具有较高的活性，可提高重混凝土的后期强度，且s95级粒化高炉矿渣粉和ii级粉煤灰均具有良好的填充作用，能填补水泥内的细小缝隙，从而提高混凝土的密实度，进而提高混凝土的强度，使其满足强度要求。
26.优选的，所述河砂的细度模数为2.3
‑
3.0，所述金尾矿砂细度模数为0.5
‑
1.5。
27.通过采用上述技术方案，所述河砂选用细度模数适中的中砂，与金尾矿砂配合，增加圆润河砂颗粒与粗糙金尾矿砂颗粒的接触，减少粗糙金尾矿砂颗粒间的接触，从而减少颗粒间的摩擦力，以提高混凝土的流动性；且河砂与金尾矿砂之间形成良好的级配，进而提高混凝土的强度。
28.优选的，所述细石为5
‑
10mm连续级配细石，所述碎石为5
‑
31.5mm连续级配碎石。
29.通过采用上述技术方案，细石与碎石形成良好的级配，使得粗颗粒间空隙、中颗粒间缝隙分别被中颗粒、细颗粒填充，如此逐级填充使得混凝土颗粒间的空隙率减小，堆积密度增大，进而提升混凝土的强度，同时达到节约水泥的目的。
30.第二方面，本技术提供一种金尾矿混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种金尾矿混凝土的制备方法，包括以下步骤：制备固体混合物：将水泥、矿渣粉、粉煤灰、河砂、细石和碎石混合后搅拌，得到固体混合物；制备混凝土浆体：将除金尾矿砂或疏水改性金尾矿砂外的剩余原料加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；制备混凝土：将金尾矿砂或疏水改性金尾矿砂加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
31.通过采用上述技术方案，先进行混凝土浆体的制备，使得水泥水化热充分放出，不断搅拌混凝土浆体，此时再加入金尾矿砂/疏水改性金尾矿砂，即可降低由于金尾矿砂表面吸附水而导致混凝土拌和不佳的可能；同时，此时加入疏水改性金尾矿砂即可避免疏水改性金尾矿砂颗粒表面的疏水膜被水化热放热产生的高温破坏，降低了水化热对疏水膜效果的影响。
32.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用由金尾矿砂与河砂配合而成的混合砂，使得混凝土的流动性在在不受影响的同时，达到了施工对混凝土强度的要求；2、本技术中优选采用疏水改性金尾矿砂，降低了金尾矿砂的吸水性，同时降低了其颗粒表面的粗糙度，减小了颗粒间的摩擦力，从而降低了对混凝土流动性的影响；3、本技术的方法，通过最后加入金尾矿砂/疏水改性金尾矿砂，即可降低由于金尾矿砂表面吸附水而导致混凝土拌和不佳的可能；同时，避免了疏水改性金尾矿砂颗粒表面
的疏水膜被水化热放热产生的高温破坏，降低了水化热对疏水膜效果的影响。
具体实施方式
33.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
34.本技术中，水泥选用p
•
o 42.5普通硅酸盐水泥，可购自巢湖海螺水泥有限责任公司；聚羧酸减水剂可购自山东喜玛供应链管理有限公司；矿渣粉选用s95级粒化高炉矿渣粉，可购自灵寿县华硕矿产品加工厂；ii级粉煤灰购自灵寿县玉梅矿产品加工厂；萘系高效减水剂可购自上海云哲新材料科技有限公司，型号为fdn
‑
c；河砂可购自灵寿县坤泽矿产品加工厂，规格为40
‑
80目；细石为5
‑
10mm连续级配细石，碎石为5
‑
31.5mm连续级配碎石，细石与碎石均由岩石破碎、整形、筛分得来；砂岩的细度模数为2.3
‑
2.8，石屑的细度模数为2.3
‑
3.0，砂岩与石屑均由岩石破碎、整形、筛分得到；三棕榈酸甘油酯可购自上海麦克林生化科技；金尾矿砂由黄金尾矿破碎、整形、筛分得来。
35.疏水改性金尾矿砂的制备例制备例1一种疏水改性金尾矿砂的制备方法，包括以下步骤：s1、将70kg聚二甲基硅氧烷与70kg三棕榈酸甘油酯混合并加热至80℃，制得疏水改性剂；s2、将45kg金尾矿砂以及2.5kg三乙醇胺加至持续加热的疏水改性剂中进行搅拌，形成固液两相混合物，并对固液两相混合物保持80℃的温度加热15min；s3、对固液两相混合物进行过滤，将过滤出的固体颗粒a放入迅速放入8℃的水中冷却，再次过滤后得到固体颗粒b；s4、将固体颗粒b迅速投入炉温为41℃的烘箱内，并以45℃的温度对固体颗粒b进行加热热处理，热处理120min后，得到疏水改性金尾矿砂。
36.制备例2一种疏水改性金尾矿砂的制备方法，包括以下步骤：s1、将60kg聚二甲基硅氧烷与60kg三棕榈酸甘油酯混合并加热至80℃，制得疏水改性剂；s2、将40kg金尾矿砂以及2kg三乙醇胺加至持续加热的疏水改性剂中进行搅拌，形成固液两相混合物，并对固液两相混合物保持80℃的温度加热15min；s3、对固液两相混合物进行过滤，将过滤出的固体颗粒a放入迅速放入5℃的水中冷却，再次过滤后得到固体颗粒b；s4、将固体颗粒b迅速投入炉温为40℃的烘箱内，并以43℃的温度对固体颗粒b进
行加热热处理，热处理150min后，得到疏水改性金尾矿砂。
37.制备例3一种疏水改性金尾矿砂的制备方法，包括以下步骤：s1、将80kg聚二甲基硅氧烷与80kg三棕榈酸甘油酯混合并加热至80℃，制得疏水改性剂；s2、将50kg金尾矿砂以及3kg三乙醇胺加至持续加热的疏水改性剂中进行搅拌，形成固液两相混合物，并对固液两相混合物保持80℃的温度加热15min；s3、对固液两相混合物进行过滤，将过滤出的固体颗粒a放入迅速放入10℃的水中冷却，再次过滤后得到固体颗粒b；s4、将固体颗粒b迅速投入炉温为42℃的烘箱内，并以48℃的温度对固体颗粒b进行加热热处理，热处理90min后，得到疏水改性金尾矿砂。
38.制备例4一种疏水改性金尾矿砂的制备方法，按照制备例1中方法进行，不同之处在于，三棕榈酸甘油酯等量替换为聚二甲基硅氧烷。
39.制备例5一种疏水改性金尾矿砂的制备方法，按照制备例1中方法进行，不同之处在于，聚二甲基硅氧烷等量替换为三棕榈酸甘油酯。
40.制备例6s1、将70kg聚二甲基硅氧烷与70kg三棕榈酸甘油酯混合并加热至80℃，制得疏水改性剂；s2、将45kg金尾矿砂加至持续加热的疏水改性剂中进行搅拌，形成固液两相混合物，并对固液两相混合物保持80℃的温度加热15min；s3、对固液两相混合物进行过滤，将过滤出的固体颗粒a放入迅速放入8℃的水中冷却，再次过滤后得到固体颗粒b；s4、常温下晾干固体颗粒b得到疏水改性金尾矿砂。
实施例
41.实施例1一种混凝土的制备方法，包括以下步骤： 将170kg水泥、70kg矿渣粉、80kg粉煤灰、690kg河砂、210kg细石、810kg碎石以及50kg粒化高炉矿渣粉混合后搅拌，得到固体混合物；之后将155kg水、8kg聚羧酸减水剂、以及2.5kg十二烷基苯磺酸钠加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；最后将230kg金尾矿砂加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
42.实施例2一种混凝土的制备方法，包括以下步骤： 将160kg水泥、70kg矿渣粉、70kg粉煤灰、630kg河砂、200kg细石、790kg碎石以及40kg粒化高炉矿渣粉混合后搅拌，得到固体混合物；之后将140kg水、6kg聚羧酸减水剂、以及2kg十二烷基苯磺酸钠加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；最后将180kg金尾矿砂加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
43.实施例3一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：将180kg水泥、80kg矿渣粉、80kg粉煤灰、
660kg河砂、220kg细石、820kg碎石以及60kg粒化高炉矿渣粉混合后搅拌，得到固体混合物；之后将165kg水、10.2kg聚羧酸减水剂、以及3kg十二烷基苯磺酸钠加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；最后将280kg金尾矿砂加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
44.实施例4一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例1制得的疏水改性金尾矿砂。
45.实施例5一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例2中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例2制得的疏水改性金尾矿砂。
46.实施例6一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例3制得的疏水改性金尾矿砂。
47.实施例7一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例4制得的疏水改性金尾矿砂。
48.实施例8一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例5制得的疏水改性金尾矿砂。
49.实施例9一种金尾矿混凝土的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，金尾矿砂等量替换为由制备例6制得的疏水改性金尾矿砂。
50.实施例10一种混凝土的制备方法，按照实施例4中方法进行，不同之处在于，聚羧酸减水剂等量替换为萘系高效减水剂。
51.对比例对比例1一种混凝土的制备方法，包括以下步骤： 将170kg水泥、70kg矿渣粉、80kg粉煤灰、515kg河砂、200kg细石和800kg碎石以及400kg石屑混合后搅拌，得到固体混合物；之后将160kg水与7.7kg聚羧酸减水剂加入固体混合物中，搅拌得到混凝土。
52.对比例2一种混凝土的制备方法，按照实施例4中方法进行，不同之处在于，疏水改性金尾矿砂添加重量份为混合砂添加重量份的15%，河砂添加重量份为混合砂添加重量份的85%，即疏水改性金尾矿砂添加量为140kg，河砂添加量为780kg。
53.对比例3一种混凝土的制备方法，按照实施例4中方法进行，不同之处在于，疏水改性金尾矿砂添加重量份为混合砂添加重量份的40%，河砂添加重量份为混合砂添加重量份的60%，即疏水改性金尾矿砂添加量为370kg，河砂添加量为550kg。
54.对比例4一种混凝土的制备方法，按照实施例4中方法进行，不同之处在于，河砂等量替换
为砂岩。
55.对比例5一种混凝土的制备方法，按照实施例4中方法进行，不同之处在于，疏水改性金尾矿砂等量替换为河砂。
56.性能检测试验采用gb/t50081标准中的实验方法对上述实施例以及对比例进行抗压强度的测试，并对上述实施例和对比例中制得的混凝土进行了坍落度、坍落扩展度的测量，检测结果如表1所示。
57.表1：
检测项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例87d强度（mpa）37.836.835.137.336.936.537.536.6坍落度（mm）2152102102352302302252202h坍落度（mm）215210210230230230225220坍落扩展度（mm）6506506506806806806806702h坍落扩展度（mm）650650640680680680670660检测项目实施例9实施例10对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5
‑
7d强度（mpa）37.736.431.026.527.829.325.2
‑
坍落度（mm）220220215200190175195
‑
2h坍落度（mm）220220215200190175195
‑
坍落扩展度（mm）660660650630610600620
‑
2h坍落扩展度（mm）650660640630610600620
‑
结合表1中实施例1、实施例4和对比例1
‑
3的数据可以看出，实施例1中添加金尾矿砂制得的混凝土，以及实施例4中添加疏水改性金尾矿砂制得的混凝土，相比于对比例1中普通c30混凝土，金尾矿混凝土的坍落度、坍落度扩展度以及抗压强度均未下降，且其抗压强度优于对比例1中普通c30混凝土；相较于实施例4和对比例1，对比例2中混凝土的抗压强度明显下降，可能是由于金尾矿砂掺量过低，混合砂中表面圆润的河砂颗粒过多、表面粗糙的颗粒较少，导致颗粒间的“钉扎”、“咬合”作用减少，且细度模数较小的颗粒减少，使得较粗颗粒间的空隙不能被较好的填充，使得混凝土密实性降低，从而使得抗压强度降低；相较于实施例4和对比例1，对比例3中混凝土的流动性与抗压强度明显下降，可能是由于对比例3中金尾矿砂掺量较大，粗糙颗粒占比较大，颗粒间摩擦增大进而影响混凝土流动性，且金尾矿砂表面与水的接触角为0
°
，具有较强吸水能力，影响混凝土的拌和，且粗颗粒间摩擦力较大，不能很好地分散至较大颗粒间的空隙处，使得混凝土密实度降低，从而影响混凝土的抗压强度。
58.综上，说明疏水改性金尾矿砂的添加量在本技术范围内制得的混凝土，能利用金尾矿变废为宝，制得流动性和抗压强度较为良好的混凝土。
59.结合实施例4与对比例4
‑
5在表1中的数据发现，对比例4中金尾矿砂与砂岩配合制得的混凝土，相较于实施例4中疏水改性金尾矿砂与河砂以相同重量份比例配合制得的混凝土，实施例4中混凝土的流动性与抗压强度远优于对比例4中混凝土，说明疏水改性金尾矿砂与河砂的配合，能更好的降低疏水改性金尾矿砂对混凝土的影响；而对比例5中河砂等
量替换疏水改性金尾矿砂制得的混凝土强度明显降低，说明说明疏水改性金尾矿砂与河砂的配合，能提高混凝土的强度，进而使得由疏水改性金尾矿砂与河砂配合制得的混凝土满足强度要求。
60.结合实施例4与实施例7
‑
8在表1中的数据可以看出，实施例4中混凝土优于实施例7和实施例8，可能是由于聚二甲基硅氧烷与三棕榈酸甘油酯复配，能更加有效地在金尾矿砂颗粒表面形成疏水膜，进而降低疏水改性金尾矿砂颗粒亲水性，改善疏水改性金尾矿砂颗粒的粗糙度，进而提高混凝土的流动性。
61.再结合表1中实施例4与实施例9的数据可以发现，实施例4中混凝土的流动性远大于实施例9，可能是由于对疏水改性金尾矿砂颗粒表面疏水膜进行热处理后，使得疏水膜表面具有更多的纳米粗糙结构，进而使得热处理后得到的疏水改性金尾矿砂疏水性更加佳，进一步使得由热处理后得到的疏水改性金尾矿砂制备的混凝土流动性更大。
62.通过对比实施例4与实施例10在表1中的数据，发现实施例10中混凝土流动性低于实施例4中混凝土，说明相比于萘系高效减水剂，聚羧酸减水剂作为减水剂掺入混凝土能更有效提高金尾矿混凝土的流动性。
63.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。