一种干磨干选尾砂胶凝材料和干混砂浆及制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种干磨干选尾砂胶凝材料和干混砂浆及制备方法。


背景技术：

2.尾砂是矿山采选过程中产生的大宗固废，目前主要作为骨料用于采空区回填，但是其综合利用率不足20％，其余堆存在尾矿库，不仅占用土地、污染环境，而且造成资源浪费。干磨干选尾砂相比传统的湿法选矿其活性更高，不需要烘干，利用其作为水泥、混凝土活性掺合料，不仅工艺简单，而且成本较低。
3.干混砂浆系指由专业生产厂生产，经干燥筛分处理的细集料与无机胶结材料、矿物掺合料、其它外加剂，按一定比例混合的一种粉状或颗粒状混合物，在施工现场按使用说明加水搅拌即成的砂浆拌合物。干混砂浆又称干拌砂浆、干粉料等。干混砂浆较传统砂浆具有质量稳定、施工效率高等优点，现有技术中干混砂浆胶凝材以水泥或冶金渣制备的胶凝材料为主，骨料主要采用河砂、机制砂等，其成本较高，并且随着环保要求的不断提高，以及冶金渣资源化利用技术的成熟，原料成本将进一步提高，均影响传统干混砂浆的发展和应用。
4.现有技术中对干混砂浆也有一些研究，例如：
5.cn 108117356a公开了一种工业废料制备高强干混砂浆，该技术将工业废料二水磷石膏、高炉矿渣、水泥熟料、石灰石粉、生石灰和促凝剂按照重量比30～50份、35～45份、4～8份、6～16份、2～10份和2～8份比例制成胶凝材料制备高强干混砂浆，28d抗压强度可以达到7～30mpa，保水率接近80％；但是该产品需要用高炉矿渣、水泥熟料等高价材料，并且废料二水磷石膏利用比例不高，组分较多，工艺较复杂，成本较高；
6.cn 103922667a公开了一种石灰石质机制砂干混砂浆及其制备方法，该技术将石灰石质机制砂代替河砂作为骨料，与水泥、粉煤灰按照重量比70～85份、10～25份和5～8份的比例，并添加0.06～0.08份的保水剂制备砂浆，28d强度可达20mpa左右；但是该产品需要添加10％～25％的水泥，其价格较高，并且机制砂只能采用石灰石质原料，原料来源有限，造成其推广应用受限；
7.cn 102093006a公开了一种粉煤灰干混砂浆，该技术直接以粉煤灰为胶凝材料，按照粉煤灰25～30份、水泥0～5份、骨料65～75份、复合激发剂0.15～0.3份、保水剂0.03～0.05份、抗裂剂0.3～0.5份的重量比制备砂浆，适用于内外墙抹灰，抗压强度约为7mpa；但是该产品的粉煤灰利用率仅有25％～30％，并且需要添加抗裂剂来减少开裂风险，抗压强度低，仅能作为抹灰材料；
8.cn 114873961a公开了一种钼尾矿干混砂浆及其应用方法，该技术按照钼尾矿砂72～80份、胶凝材料19～25份、可再分散性聚合物乳胶粉0.65～2.16份、保水增稠剂0.17～0.31份、减水剂0.1～0.2份、引气剂0.01～0.03份、增效剂0.1～0.3份制备砂浆，28d强度可达9～20mpa；但是该产品需要采用酸溶—氟硅酸氨法对钼尾矿进行预处理、然后干燥、煅烧
制备钼尾矿微粉替代部分水泥，工艺比较复杂、成本相对较高。
9.由于现有技术中干混砂浆产品存在的问题，有必要对干混砂浆做进一步研究。


技术实现要素：

10.针对尾砂利用率和附加值均比较低，以及干混砂浆采用传统水泥、河砂或机制砂作为胶凝材料和骨料成本较高的问题，本发明提供了一种干磨干选尾砂胶凝材料和干混砂浆及制备方法。本发明利用干磨干选尾砂不仅具有一定活性可辅以其他材料制备胶凝材料，而且可以用作骨料的特点，以干磨干选尾砂为主要原料制备低成本干混砂浆。本发明不仅可以实现尾砂大规模高附加值利用，而且可以降低干混砂浆制备成本。
11.本发明的技术方案之一为，一种干磨干选尾砂胶凝材料，由以下重量份数计的组分组成：15～19.5份的干磨干选尾砂微粉，4.5～9份的粉煤灰，0.5～1份的复合激发剂；
12.其中，复合激发剂由0.3～0.6份的工业附产石膏和0.2～0.4份的钢渣粉组成。
13.进一步的，上述的干磨干选尾砂胶凝材料，所述干磨干选尾砂微粉的粒径≤20μm。
14.进一步的，上述的干磨干选尾砂胶凝材料，干磨干选尾砂微粉的化学组成包括：sio
2 60％～70％；al2o
3 4％～8％；cao 3％～6％；mgo 3％～6％；s＜1％；tfe 8％～13％。
15.进一步的，上述的干磨干选尾砂胶凝材料，所述工业附产石膏包括脱硫石膏、氟石膏中的至少一种。
16.本发明的技术方案之二为，一种干磨干选尾砂干混砂浆，由干磨干选尾砂，权利要求1所述的胶凝材料，减水剂和保水剂组成；各组分以重量份数计，配合比如下：
17.干磨干选尾砂：70～80份；
18.胶凝材料：20～29.5份；
19.减水剂：0～0.2份；
20.保水剂：0～0.3份。
21.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，干磨干选尾砂的粒径级配分布，按重量百分比计：粒径d＜30μm占40％～55％；30≤d＜74μm占20％～35％；74≤d＜150μm占5％～10％；d≥150μm占5％～15％。
22.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，干磨干选尾砂的化学组成包括：sio260％～70％；al2o
3 4％～8％；cao 3％～6％；mgo 3％～6％；s＜1％；tfe 8％～13％。
23.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，粉煤灰达到国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》gb/t 1596-2017规定的ⅰ级或ⅱ级粉煤灰的要求。
24.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，工业附产石膏主要由以下化学成分组成：按重量百分比计，cao 40％～48％，so
3 35％～45％，sio
2 3％～7％，al2o
3 0～2％，mgo 0～2％；并且细度(45μm筛余)＜15％。
25.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，钢渣为转炉渣，经过粉磨之后细度(45μm筛余)＜15％，cao含量不低于40％。
26.进一步的，上述的干磨干选尾砂干混砂浆，减水剂为聚羧酸类减水剂；保水剂为甲基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、改性淀粉中的一种或几种。
27.本发明的技术方案之三为，一种干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，包括如下步骤：
28.1)将干磨干选尾砂进行筛分，粒径≤20μm的部分作为尾砂微粉，用作胶凝材料原料；粒径＞20μm的部分用作砂浆骨料；
29.2)按照重量百分比配比，将各原料混合均匀，即可制成干混砂浆。
30.进一步的，上述干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，干混砂浆加入一定量水后，即得干混砂浆浆料；较好的，干混砂浆与水的质量比为6～9:1。
31.与现有技术相比，本发明的优势在于：
32.1、本发明利用干磨干选尾砂自身潜在活性，以筛分后的微粉部分为原料，但是自身活性较差，通过与少量高活性胶凝材料混合经活性激发制备胶凝材料替代水泥制备砂浆，仅需要简单筛分、合理激发就能实现，成本较低；
33.2、不使用高炉矿渣、水泥熟料等高价原料，以固废原料为主要活性材料和激发剂，生产工艺简单，降低成本；
34.3、干磨干选尾砂筛分出的相对较粗颗粒作为骨料，以筛分出的细颗粒作为胶凝材料原料，尾砂固废利用率高，避免堆存污染环境；
35.4、干磨干选尾砂与湿磨尾砂相比，制备干混砂浆时省去脱水烘干工序，且活性较高，不仅原料来源广、生产工艺简单，而且砂浆性能较好、成本较低。
附图说明
36.图1、实施例3方法的工艺流程图。
具体实施方式
37.实施例1
38.取辽宁某露天矿干磨干选尾砂，按gb/t12957《用于水泥混合材的工业废渣活性试验方法》进行不同粒径干磨干选尾砂活性试验，结果如表1所示。
39.表1、辽宁某露天矿不同粒径干磨干选尾砂活性
40.组别3d/mpa7d/mpa28d/mpa活性指数基准组28.843.954.7100d7518.627.133.160.6d6017.225.534.562.8d4516.526.934.463.0d3018.728.636.166.2d2019.130.037.268.1d1018.229.038.169.3
41.实施例2
42.取河北某钼矿干磨干选尾砂微粉，按照干磨干选尾砂微粉19.5份、粉煤灰9份、脱硫石膏0.3份、钢渣0.2份的配比进行胶凝材料活性试验，结果如表2所示。
43.表2、河北某钼矿干磨干选尾砂胶凝材料活性结果
[0044][0045]
实施例3
[0046]
一种干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，具体如下：
[0047]
取辽宁某露天矿干磨干选尾砂进行粒径级配和化学组成分析，具体结果如表3和表4；
[0048]
表3、辽宁某露天矿干磨干选尾砂粒径级配
[0049][0050]
表4、辽宁某露天矿干磨干选尾砂化学成分
[0051][0052]
砂浆制备过程如下：
[0053]
1)将干磨干选尾砂送入高频筛进行筛分，粒径＞20μm作为骨料，粒径≤20μm的尾砂微粉用作胶凝材料制备原料；
[0054]
2)该露天矿电厂粉煤灰经过粒径级配、活性和微观形貌测定，符合ii级粉煤灰要求；
[0055]
3)该露天矿电厂脱硫石膏烘干后与钢渣分别取0.3公斤和0.2公斤一同送入球磨机粉磨至细度(45μm筛余)10％，粉磨均化后制备成复合激发剂，其中脱硫石膏和钢渣化学成分分析如表5所示；
[0056]
4)将尾砂微粉、粉煤灰和复合激发剂分别取15公斤，8.5公斤和0.5公斤，制备成胶凝材料；
[0057]
5)将胶凝材料与尾砂骨料、减水剂、保水剂分别取24公斤，76.6公斤，0.2公斤，0.2公斤，混合均匀制成干混砂浆；
[0058]
6)将砂浆干料与水按照重量比8:1制得干混砂浆浆料；
[0059]
经检测，所得干混砂浆浆料稠度78mm，2h稠度损失率17.3％，保水率89.7％；标准养护28d抗压强度达29.2mpa。
[0060]
表5、本实施例所用钢渣和脱硫石膏化学组成
[0061][0062]
实施例4
[0063]
一种干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，具体如下：
[0064]
取河北某钼矿干磨干选尾砂，粒径分析和化学组成分别如表6和表7所示。
[0065]
表6、河北某钼矿干磨干选尾砂粒径级配
[0066][0067]
表7、河北某钼矿干磨干选尾砂化学成分
[0068][0069]
砂浆制备过程如下：
[0070]
1)将干磨干选钼矿尾砂送入高频筛进行筛分，粒径＞20μm作为骨料，粒径≤20μm的尾砂微粉用作胶凝材料制备原料；
[0071]
2)外购电厂粉煤灰、脱硫石膏和钢渣粉，其中粉煤灰为i级粉煤灰，脱硫石膏细度9.4％，测定so3含量为36.12％，钢渣粉细度10.6％，cao含量45.6％；
[0072]
3)将脱硫石膏与钢渣粉分别取0.4和0.3公斤，配置成复合激发剂；
[0073]
4)将尾砂微粉、粉煤灰和复合激发剂分别取16公斤，6.3公斤，0.7公斤，制备成胶凝材料；
[0074]
5)将胶凝材料与尾砂骨料、减水剂、保水剂分别取23公斤，76.7公斤，0.1公斤，0.2公斤，混合均匀制成干混砂浆；
[0075]
6)将干混砂浆与水按照重量比7:1制得干混砂浆浆料；
[0076]
经检测，干混砂浆浆料稠度76mm，2h稠度损失率18.1％，保水率86.5％；标准养护28d抗压强度达31.6mpa。
[0077]
实施例5
[0078]
一种干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，制备方法同实施例3，区别在于：
[0079]
3)将脱硫石膏与钢渣粉分别取0.6和0.4公斤，配置成复合激发剂；
[0080]
4)将尾砂微粉、粉煤灰和复合激发剂分别取19.5公斤，9公斤，1公斤，制备成胶凝材料；
[0081]
5)将胶凝材料与尾砂骨料分别取29.5公斤，70公斤混合均匀制成干混砂浆；
[0082]
6)将砂浆干料与水按照重量比6:1制得干混砂浆浆料。
[0083]
实施例6
[0084]
一种干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，制备方法同实施例3，区别在于：
[0085]
3)将脱硫石膏与钢渣粉分别取0.3和0.2公斤，配置成复合激发剂；
[0086]
4)将尾砂微粉、粉煤灰和复合激发剂分别取15公斤，4.5公斤，0.5公斤，制备成胶凝材料；
[0087]
5)将胶凝材料与尾砂骨料、减水剂、保水剂分别取20公斤，80公斤，0.15公斤，0.3公斤，混合均匀制成干混砂浆；
[0088]
6)将砂浆干料与水按照重量比9:1制得干混砂浆浆料。

技术特征：
1.一种干磨干选尾砂胶凝材料，其特征在于，由以下重量份数计的组分组成：15～19.5份的干磨干选尾砂微粉，4.5～9份的粉煤灰，0.5～1份的复合激发剂；其中，复合激发剂由0.3～0.6份的工业附产石膏和0.2～0.4份的钢渣粉组成。2.根据权利要求1所述的干磨干选尾砂胶凝材料，其特征在于，所述干磨干选尾砂微粉的粒径≤20μm。3.根据权利要求1所述的干磨干选尾砂胶凝材料，其特征在于，干磨干选尾砂微粉的化学组成包括：sio
2 60％～70％；al2o
3 4％～8％；cao 3％～6％；mgo 3％～6％；s＜1％；tfe 8％～13％。4.根据权利要求1所述的干磨干选尾砂胶凝材料，其特征在于，所述工业附产石膏包括脱硫石膏、氟石膏中的至少一种。5.一种干磨干选尾砂干混砂浆，其特征在于，由干磨干选尾砂，权利要求1所述的胶凝材料，减水剂和保水剂组成；各组分以重量份数计，配合比如下：干磨干选尾砂：70～80份；胶凝材料：20～29.5份；减水剂：0～0.2份；保水剂：0～0.3份。6.根据权利要求5所述的干磨干选尾砂干混砂浆，其特征在于，干磨干选尾砂的粒径级配分布，按重量百分比计：粒径d＜30μm占40％～55％；30≤d＜74μm占20％～35％；74≤d＜150μm占5％～10％；d≥150μm占5％～15％。7.根据权利要求5所述的干磨干选尾砂干混砂浆，其特征在于，干磨干选尾砂的化学组成包括：sio
2 60％～70％；al2o
3 4％～8％；cao 3％～6％；mgo 3％～6％；s＜1％；tfe 8％～13％；粉煤灰达到国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》gb/t 1596-2017规定的ⅰ级或ⅱ级粉煤灰的要求；工业附产石膏主要由以下化学成分组成：按重量百分比计，cao 40％～48％，so
3 35％～45％，sio
2 3％～7％，al2o
3 0～2％，mgo 0～2％；并且细度45μm筛余＜15％；钢渣为转炉渣，经过粉磨之后细度45μm筛余＜15％，cao含量不低于40％；减水剂为聚羧酸类减水剂；保水剂为甲基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、改性淀粉中的一种或几种。8.权利要求5所述的干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将干磨干选尾砂进行筛分，粒径≤20μm的部分作为尾砂微粉，用作胶凝材料原料；粒径＞20μm的部分用作砂浆骨料；2)按照重量百分比配比，将各原料混合均匀，即可制成干混砂浆。9.根据权利要求8所述的干磨干选尾砂干混砂浆的制备方法，其特征在于，干混砂浆加入一定量水后，即得干混砂浆浆料。

技术总结
针对尾砂利用率和附加值均比较低，以及干混砂浆采用传统水泥、河砂或机制砂作为胶凝材料和骨料成本较高的问题，本发明提供了一种干磨干选尾砂胶凝材料和干混砂浆及制备方法。干磨干选尾砂胶凝材料，由以下重量份数计的组分组成：15～19.5份的干磨干选尾砂微粉，4.5～9份的粉煤灰，0.5～1份的复合激发剂；其中，复合激发剂由0.3～0.6份的工业附产石膏和0.2～0.4份的钢渣粉组成。本发明利用干磨干选尾砂不仅具有一定活性可辅以其他材料制备胶凝材料，而且可以用作骨料的特点，以干磨干选尾砂为主要原料制备低成本干混砂浆。本发明不仅可以实现尾砂大规模高附加值利用，而且可以降低干混砂浆制备成本。干混砂浆制备成本。干混砂浆制备成本。


技术研发人员：王宇驰 王峰 张忠政 刘辰升 王泽琦 宋贺 卢晓辉
受保护的技术使用者：鞍钢集团矿业有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/15