一种基于改性的锑尾矿制备高强3D打印混凝土的方法

本发明涉及混凝土，具体为一种基于改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法。

背景技术：

1、我国是世界头号锑生产大国，因此，在开采、选矿以及生产过程中也无法避免地产生大量的锑尾矿废石，这些锑尾矿废石的矿物成分主要是sio2、cao、fe2o3及a12o3等。当前国家大力支持对尾矿进行二次利用，而目前对锑尾矿废石的处置措施主要是建立专门的废石堆放场进行集中堆放。这种处理方式会带来污染环境，占用大量土地，堆积成本高等问题。如何实现锑尾矿废石变废为宝,解决锑尾矿废石的综合回收利用问题成为大家关注的话题。

2、因此，本发明提供一种以改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法，以实现锑尾矿的综合回收利用，并获得更高强度的混凝土材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法，该方法选用经过碱激发和水热活化的锑尾矿代替普通机制砂以充当细骨料，制备出能3d打印的高强锑尾矿混凝土。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种基于改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法，所述方法包括以下步骤：

4、锑尾矿改性：

5、将锑尾矿进行机械预处理，从2-5mm颗粒研磨至20～40μm和80～120μm范围的粒径级配，同时分别取平均粒径为30μm和100μm的颗粒粒径按质量比3:2的比例配置；

6、配置2.5mol/l的氢氧化钠溶液；

7、在氢氧化钠溶液中加入按质量比3:2的比例配置的锑尾矿，搅拌混合均匀，然后转移入高压反应釜中，进行水热活化，高压反应釜温度和气压提前设定为150～300℃，0.3～2mpa，反应的液固比为1：2，反应时间为1.5-3h；

8、水热活化后，高压反应釜自然降至室温，对反应后的混合溶液进行过滤，并洗涤至中性后获得改性锑尾矿；

9、制备高强3d打印混凝土：

10、将普通硅酸盐水泥、石英砂、改性锑尾矿的材料一起搅拌均匀，加入消泡剂、增稠剂和葡萄糖酸钠混合搅拌均匀；再添加减水剂与水的混合液搅拌均匀，最后添加硅灰搅拌均匀，获得高强3d打印混凝土。

11、所述水热活化时的转速为90-120n/min。

12、本发明还保护一种高强3d打印混凝土，所述混凝土采用上述的方法获得，所述高强3d打印混凝土以重量份数计包括以下组分：普通硅酸盐盐水泥：10～12份，硅灰：1.0～1.2份，改性锑尾矿：1.4～5.7份，石英砂：6～7份，消泡剂：0.009～0.011份，增稠剂：0.01～0.02份，减水剂：0.01～0.03份，葡萄糖酸钠：0.005～0.015份，水：3.5～4.5份。

13、所述增稠剂为羟丙甲基纤维素，规格为20万粘度；所述石英砂为90-110目，所述的减水剂为三聚氰胺减水剂，型号为f10；所述的消泡剂为塑化剂。

14、所述高强3d打印混凝土的28d抗压强度大于62mpa。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、通过对锑尾矿进行碱激发处理，观察到其表面发生侵蚀并产生大量絮状物沉积物，同时也生成了少量的ca(oh)2晶体。这表明锑尾矿颗粒容易在碱性环境下被蚀刻，并形成c-s-h凝胶。在锑尾矿水泥基体系中，微观形貌主要由板状和块状结构组成，这些结构附着了大量无规则的不定形c-s-h物质，导致它的力学强度增加。锑尾矿自身的高吸水性使得锑尾矿成为后期强度提升的重要因素。

17、2、对锑尾矿进行水热活化改性，使锑尾矿与水分子发生解聚反应，形成了含有ca2+，na+和oh-的溶液。在此过程中，由于自身解聚产生的oh-未达到饱和状态，从而导致产生的凝胶状c-s-h吸附在固体颗粒表面，有效拉近了固体颗粒之间的距离。这使得锑尾矿在混凝土中呈现出更紧密的结构，有利于提高混凝土的力学性能。

18、3、提高力学强度：同时具备碱激发和水热改性的优点，能够在早期和终期阶段获得足够的强度。该方法适用于锑尾矿结构，通过在高温高压的高浓度碱环境下进行处理，实现硅氧四面体单元的更加彻底断裂，并产生更多致密的凝胶状c-s-h，从而显著提高材料的强度性能。

19、4、通过创新的高温高压高浓度碱环境处理，显著提高了混凝土的密实度和强度性能。为相关领域的工程应用提供一种高效、可靠的混凝土改性解决方案，并为混凝土工程的性能提升带来重要的贡献。

20、5、绿色生态，环保效益：锑尾矿废石的再利用，目前尾矿堆积带来的危害依然困扰开发和利用矿产资源，也造成了严重的环境污染。因此对锑尾矿进行合理的技术处理实现废矿石的资源化利用，对于矿产资源的开发具有极其重要的意义。

21、6、资源回收，持续发展：本发明提供了两种改性的实验方法，将锑尾矿废石合理利用于实际工作，同时也降低了混凝土的成本和污染治理成本，符合国家政策，具体非常可观的实施效益.

22、通过对锑尾矿进行高温煅烧、碱激发、水热活化以及联合改性试验，成功实现了对锑尾矿的改性处理。这些处理不仅改变了锑尾矿原有的微观结构，还显著提高了锑尾矿混凝土的抗压、抗弯等力学性能。同时，本方法实现了固废资源的循环利用，解决了因废石堆积所导致的水土、大气等环境污染问题。该发明为锑尾矿的回收利用提供了全新的途径，并且应用3d打印技术进一步提高了固废二次利用的效率。通过这种方法，我们能够充分利用锑尾矿资源，将其转化为高性能的3d打印混凝土材料，为建筑领域提供了一种环保、高效的解决方案。通过这项技术创新，我们为实现绿色建筑和可持续发展做出了有益的贡献。

技术特征：

1.一种基于改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于改性的锑尾矿制备高强3d打印混凝土的方法，其特征在于，所述水热活化时的转速为90-120n/min。

3.一种高强3d打印混凝土，其特征在于，所述混凝土采用权利要求1所述的方法获得，所述高强3d打印混凝土以重量份数计包括以下组分：普通硅酸盐盐水泥：10～12份，硅灰：1.0～1.2份，改性锑尾矿：1.4～5.7份，石英砂：6～7份，消泡剂：0.009～0.011份，增稠剂：0.01～0.02份，减水剂：0.01～0.03份，葡萄糖酸钠：0.005～0.015份，水：3.5～4.5份。

4.根据权利要求3所述的高强3d打印混凝土，其特征在于，所述增稠剂为羟丙甲基纤维素，规格为20万粘度；所述石英砂为90-110目，所述的减水剂为三聚氰胺减水剂，型号为f10；所述的消泡剂为塑化剂。

5.根据权利要求3所述的高强3d打印混凝土，其特征在于，所述高强3d打印混凝土的28d抗压强度大于62mpa。

技术总结
本发明为一种基于改性的锑尾矿制备高强3D打印混凝土的方法，所述方法包括以下步骤：将锑尾矿进行机械预处理，分别取平均粒径为30μm和100μm的颗粒粒径按质量比3:2的比例配置；配置2.5mol/L的氢氧化钠溶液；在氢氧化钠溶液中加入按质量比3:2的比例配置的锑尾矿，搅拌混合均匀，然后转移入高压反应釜中，进行水热活化；水热活化后，高压反应釜自然降至室温，对反应后的混合溶液进行过滤，并洗涤至中性后获得改性锑尾矿；将普通硅酸盐水泥、石英砂、改性锑尾矿的材料一起搅拌均匀，加入消泡剂、增稠剂和葡萄糖酸钠混合搅拌均匀；再添加减水剂与水的混合液搅拌均匀，最后添加硅灰搅拌均匀，获得高强3D打印混凝土。该方法获得了能3D打印的高强锑尾矿混凝土。

技术研发人员：孙浚博,王雨飞,王翔宇,段登科,袁帅华,徐星隆
受保护的技术使用者：重庆大学溧阳智慧城市研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16