[发明专利]一种磁化还原焙烧选铁尾矿做掺合料的高强混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种磁化还原焙烧选铁尾矿做掺合料的高强混凝土。

背景技术

铁尾矿已成为我国目前产出量最大、综合利用率较低的固体废弃物。与粉煤灰、煤矸石等固体废弃物相比，铁尾矿综合利用技术更复杂、难度更大。目前，我国工业固体废弃物总利用率在60％左右，而铁尾矿的平均利用率只有14％，相比之下，铁尾矿的综合利用大大滞后。

磁化还原焙烧选铁尾矿作为铁尾矿的一个分支，其在铁尾矿的排出量及利用率方面所占比例不容小觑。这种铁尾矿由赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其共生矿(红矿)等弱磁性铁矿物经热处理、还原及强磁选矿后所得到的。这种尾矿最大的特点是铁含量高及组成多变等，因而其综合利用率远低于铁尾矿的平均水平。为此，如何充分利用磁化还原焙烧选铁尾矿的特性，有效提高其资源化利用率、实现其在建材行业的变废为宝，已成为研究者们关注的焦点。

目前，混凝土中一般使用20％～50％的固体废弃物作为掺合料替代水泥，所使用的固体废弃物主要包括矿渣、粉煤灰等。然而随着近年来矿渣粉和粉煤灰用量的急剧上升、矿渣粉价格的不断上涨及粉煤灰排放量的明显下降，矿渣粉和粉煤灰作为混凝土掺合料已呈现出供不应求的趋势。若能将磁化还原焙烧选铁尾矿粉替代粉煤灰和矿渣用作混凝土掺合料，则不但能缓解矿渣粉和粉煤灰供不应求的现状、降低混凝土的生产成本，而且能解决磁化还原焙烧选铁尾矿粉的资源化利用问题，减少由磁化还原焙烧选铁尾矿粉所带来的环境危害。

已有关于铁尾矿作为混凝土掺合料制备混凝土方面，发明专利CN200710118711.9公开了一种以磁铁石英岩型铁尾矿作为混凝土混合材技术，其所用尾矿为经过热液蚀变反应的石英岩型尾矿，与本发明所用磁化还原焙烧选铁尾矿的化学组成不同。发明专利CN201410193087公开了一种以铁尾矿砂部分取代天然砂制备高强混凝土的技术，所用主要材料是铁尾矿砂，而非铁尾矿粉。有发明专利CN1616372A公开了一种尾矿作为水泥混合材的技术，所用尾矿为经过处理的钙镁质尾矿。有发明专利CN201210585500和CN103011648公开了一种混凝土用改性铁尾矿活性掺合料，该类技术所用铁尾矿中二氧化硅含量大于50％，铁含量小于12％，属于石英类铁尾矿，并且该铁尾矿须与粉煤灰或矿渣粉混合同时使用作为混凝土掺合料。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁化还原焙烧选铁尾矿做掺合料的高强混凝土，针对磁化还原焙烧选铁尾矿粉的组成特点，提供一种利用磁化还原焙烧选铁尾矿粉完全替代矿渣粉和粉煤灰做掺合料制备混凝土的方法。

为实现本发明的上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

根据铁尾矿的化学组成、粒度分布分析，以氧化铁含量为40～45％(wt％)、二氧化硅含量为25～27％(wt％)、氧化铝含量为9～10％(wt％)、平均粒径为10～12μm的磁化还原焙烧选铁尾矿粉作为混凝土的掺合料，所述磁化还原焙烧选铁尾矿取代水泥的量为20％～40％(重量比)。

本发明所述的高强混凝土质量百分比配方为：水泥12％～16％，磁化还原焙烧选铁尾矿粉4％～9％，高效减水剂0.2％～0.4％，粗集料42％～43％，细集料28％～29％，水6.5％～7.5％。所述水泥为普通硅酸盐水泥，42.5级。所述磁化还原焙烧选铁尾矿粉，其平均粒径为10～12μm，氧化铁含量为40～45％，二氧化硅含量为25～27％，氧化铝含量为9～10％。所述高效减水剂为聚羧酸保塌型外加剂，固含量为40％。所述粗集料为碎石，采用连续级配，粒径分别为5～10mm和10～20mm，比例为4：6。所述细集料为河砂、中砂，细度模数为2.8。

本发明所述利用磁化还原焙烧选铁尾矿粉作掺合料制备混凝土的方法采用如下步骤：

(1)对磁化还原焙烧选铁尾矿进行化学成分分析、粒度分布分析，保证磁化还原焙烧选铁尾矿的粒度满足10～12μm的要求。

(2)依据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，将磁化还原焙烧选铁尾矿、水泥、细集料、粗集料、外加剂、水等原材料按照组成配比制作混凝土，同时注意观察混凝土的流动性、粘聚性、饱水性，可以再通过调整减水剂和水的用量，保证磁化还原焙烧选铁尾矿的工作性符合性能技术指标的要求。

(3)测定混凝土的力学性能。依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，制作混凝土的试件尺寸150×150×150mm。标准养护后，分别测定其3d、7d和28d的抗压强度，保证混凝土的力学性能符合C50～C60等级混凝土的强度指标。