[发明专利]一种超细含硫尾砂混凝土

说明书

本发明公开了一种超细含硫尾砂混凝土，包括如下原料：低熟料水泥和超细含硫尾砂。本发明运用胶结技术原理，利用M32.5低熟料复合水泥为胶结料，使用超细含硫尾砂等体积替代水泥与水，实现制备超细含硫尾砂高掺量混凝土。本发明充分利用超细含硫尾砂的硫化物酸化释放的硫酸盐激发M32.5水泥的高量辅料，提高胶结强度，将超细含硫尾砂经济价值提升至M32.5水泥的水平，变废为宝、变害为宝。本发明的混凝土力学性质稳定，微膨胀。本发明操作简单，成本低廉，在建材市场原料紧缺的背景下，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及含硫尾砂资源化利用领域，具体涉及一种超细含硫尾砂混凝土。

背景技术

尾矿是矿石开采后的选别作业过程中所排出的工业固废，数量巨大。据统 计，全国范围内仅铁尾矿排放量就高达约120亿m³。如此巨量的尾矿不仅堆积 占用土地，严重污染土壤、水资源和空气等，而且尚需投入大量资金用于尾矿 库的维护和运行。因此，尾矿的资源化利用已成为社会各界共识，也是当前我 国工业固废资源循环利用的重点方向。

然而，有色金属行业排放的尾砂往往伴生大量硫化物(主要是黄铁矿，FeS₂)， 含硫量较高(折算成SO₃按质量计大于1％)，且颗粒较细，规模化利用难度高。 当前，如何有效利用超细含硫尾砂已成为企业和政府关注的焦点问题。

一般认为，将尾砂制成混凝土是实现规模化消纳尾砂的有效途径。然而， 针对含硫尾砂，当采用高熟料水泥(如P.O.42.5，P.O.52.5等，熟料含量70％) 胶结含硫尾砂时，往往会因两者不兼容而导致混凝土体积不稳定、水化产物性 能劣化、抗压强度显著降低等问题。如式(1)，含硫尾砂中黄铁矿遇水后发生 氧化反应，形成氧化铁与硫酸盐，并释放一定量H⁺。接着，黄铁矿酸化后形成 的硫酸盐会侵蚀水泥水化产物Ca(OH)₂，发生如式(2)所示反应并形成石膏， 致使胶凝体系中Ca(OH)₂含量降低，Ca(OH)₂晶体稳定性变差，C-S-H(水泥主要 水化产物)稳定环境变化，凝胶性能劣化。同时，式(2)形成的石膏还会与未 水化水泥颗粒中硅酸三钙(3CaO·Al₂O₃)反应，促使大量膨胀性钙矾石晶体 (3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)形成，导致混凝土出现明显膨胀，甚至胀裂破 坏，严重影响混凝土材料和结构的安全性与耐久性。

3CaO·Al₂O₃+3CaSO₄·2H₂O+30H₂O→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O(形成钙矾石) (3)