一种铜尾矿地聚物混凝土及其制备方法和应用

本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种铜尾矿地聚物混凝土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铜矿作为国民经济赖以为生的矿产资源，其开采和利用伴随我国市场经济的快速发展而大幅提高。天然铜矿石作为铜冶炼的上游原材料，在粉碎、分选和精选作业过程中产生大量的铜尾矿固体废弃物。我国铜尾矿年生产量约为3亿吨，其化学成分复杂，具有分布范围广、堆积存量大、伴生有害元素多等特点，另外，铜尾矿自身携带超标污染物质，同时在选矿过程中产生的铜、铅离子，甚至汞等有害物质在堆放过程中渗入地表。

2、现有技术中铜尾矿的综合利用主要集中在井下充填、有价资源回收、有用成分提取或作为建筑材料等方式。在作为建筑材料时主要是以铜尾矿代替天然粗、细骨料为主，而利用铜尾矿作为胶凝材料时存在活性低、制备的混凝土材料力学性能较差等问题。因此，如何提高铜尾矿混凝土的力学性能成为现有技术的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铜尾矿地聚物混凝土及其制备方法和应用。本发明提供的铜尾矿地聚物混凝土具有更好的力学性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种铜尾矿地聚物混凝土，按重量份数计，包括如下组分：煅烧铜尾矿135～202份、粉煤灰202～337份、矿渣135～270份、碱金属氢氧化物30～33份、硅酸钠溶液217～241份、细骨料1100～1200份、粗骨料1200～1300份、水111～155份、减水剂40～41份和缓凝剂20～25份。

4、优选地，所述煅烧铜尾矿、粉煤灰和矿渣的目数独立地≥200目。

5、优选地，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾。

6、优选地，所述细骨料的细度模数为2.3～3.0。

7、优选地，所述粗骨料为5～16mm具有连续级配的碎石。

8、优选地，所述减水剂包括聚羧酸高性能减水剂。

9、优选地，所述缓凝剂包括蔗糖或葡萄糖。

10、本发明还提供了上述技术方案所述铜尾矿地聚物混凝土的制备方法，包括如下步骤：

11、(1)将煅烧铜尾矿、粉煤灰、矿渣、粗骨料和细骨料混合，得到固体混合物；

12、(2)将碱金属氢氧化物、硅酸钠溶液和第一部分水混合，得到碱激发溶液；

13、(3)将减水剂与第二部分水混合，得到减水剂溶液；

14、(4)将缓凝剂与第三部分水混合，得到缓凝剂溶液；

15、(5)将所述步骤(1)得到的固体混合物、所述步骤(2)得到的碱激发溶液、所述步骤(3)得到的减水剂溶液和所述步骤(4)得到的缓凝剂溶液混合后养护，得到铜尾矿地聚物混凝土。

16、优选地，所述步骤(5)中养护的温度为10～40℃。

17、本发明还提供了上述技术方案所述的铜尾矿地聚物混凝土或按照上述技术方案所述制备方法制备得到的铜尾矿地聚物混凝土在建筑领域中的应用。

18、本发明提供了一种铜尾矿地聚物混凝土，按重量份数计，包括如下组分：煅烧铜尾矿135～202份、粉煤灰202～337份、矿渣135～270份、碱金属氢氧化物30～33份、硅酸钠溶液217～241份、细骨料1100～1200份、粗骨料1200～1300份、水111～155份、减水剂40～41份和缓凝剂20～25份。本发明以煅烧铜尾矿、粉煤灰和矿渣作为胶凝材料，煅烧能够提高铜尾矿的反应活性，加入粉煤灰和矿渣能够提高胶凝材料中铝元素的含量，从而提高胶凝材料的反应活性，促进胶凝相的形成，增强混凝土的力学性能，使解聚后的低聚合体[sio4]4-和[alo4]4-通过硅酸钠和碱金属氢氧化物在碱性条件下激发，通过氧桥交错连接为三维立体网络结构，再配合粗骨料和细骨料，进一步提高混凝土的力学性能，加入减水剂和缓凝剂使得混凝土具有较好的流动性。实施例的结果显示，本发明提供的铜尾矿地聚物混凝土的28d抗压强度在17.19mpa以上。

技术特征：

1.一种铜尾矿地聚物混凝土，按重量份数计，包括如下组分：煅烧铜尾矿135～202份、粉煤灰202～337份、矿渣135～270份、碱金属氢氧化物30～33份、硅酸钠溶液217～241份、细骨料1100～1200份、粗骨料1200～1300份、水111～155份、减水剂40～41份和缓凝剂20～25份。

2.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述煅烧铜尾矿、粉煤灰和矿渣的目数独立地≥200目。

3.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾。

4.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述细骨料的细度模数为2.3～3.0。

5.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述粗骨料为5～16mm具有连续级配的碎石。

6.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸高性能减水剂。

7.根据权利要求1所述的铜尾矿地聚物混凝土，其特征在于，所述缓凝剂包括蔗糖或葡萄糖。

8.权利要求1～7任意一项所述铜尾矿地聚物混凝土的制备方法，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中养护的温度为10～40℃。

10.权利要求1～7任意一项所述的铜尾矿地聚物混凝土或按照权利要求8或9所述制备方法制备得到的铜尾矿地聚物混凝土在建筑领域中的应用。

技术总结
本发明提供了一种铜尾矿地聚物混凝土及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。本发明以煅烧铜尾矿、粉煤灰和矿渣作为胶凝材料，煅烧能够提高铜尾矿的反应活性，加入粉煤灰和矿渣能够提高胶凝材料中铝元素的含量，从而提高胶凝材料的反应活性，促进胶凝相的形成，增强混凝土的力学性能，使解聚后的低聚合体[SiO<subgt;4</subgt;]<supgt;4‑</supgt;和[AlO<subgt;4</subgt;]<supgt;4‑</supgt;通过硅酸钠和碱金属氢氧化物在碱性条件下激发，通过氧桥交错连接为三维立体网络结构，再配合粗骨料和细骨料，进一步提高混凝土的力学性能，加入减水剂和缓凝剂使得混凝土具有较好的流动性。

技术研发人员：任宏伟,邓锌,陈建伟,张瑞
受保护的技术使用者：华北理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/15