利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法

摘要

本发明公开了一种利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法，步骤如下：（1）挑选SiO2和Al2O3含量之和超过60%的尾矿备用，同时准备尾矿弃渣；（2）将尾矿送入水力旋流器中进行分级筛选，分出粗砂和粒度超过600目的细砂；（3）将细砂烘干，再送入1350℃±50℃的回转窑煅烧成水泥半成品；（4）将尾矿弃渣送入水力旋流器中，经水洗生成混凝土骨料；（5）按照重量份数比为水泥半成品为36—40%，粗砂与混凝土骨料之和为60—64%，以及适量水，混合后制成商品混凝土。该方法实现了资源的再生利用和节能减排，突破了传统商品混凝土生产对资源的依赖性强、对环境污染严重的技术难题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种商品混凝土的制备方法，属于资源再生利用、环保及节能减排技术领域。

背景技术

目前，我国已经把环境保护、节能减排问题提升到国家可持续发展的战略高度。高耗能、高污染和资源性产业越来越受到限制，环保和节能减排已经成为关乎“两高一资”企业生死存亡的大问题。

商品混凝土工业是耗能大户，也是废气和污染物排放大户。商品混凝土生产过程中，需要消耗大量的原材料、燃料和电力，其能源消耗占全国工业能源消耗的7%以上；不但在能源消耗过程中排放二氧化碳，而且在生产过程中碳酸盐的分解也要排放二氧化碳，其废气排放量占全国工业废气排放量的15%左右，二氧化硫排放量占全国工业二氧化硫排放量的5%，烟、粉尘排放量占全国烟粉尘排放量的30%。商品混凝土工业是资源依赖性、环境敏感型产业，正面临资源和环境的双重约束，其节能减排任务繁重，亟需找到一种既符合环境保护要求，又有利于提高经济效益的发展模式。

发明内容

本发明旨在提供一种全新的商品混凝土制备方法，以实现资源的再生利用和节能减排，从而突破传统商品混凝土生产对资源的依赖性强、对环境污染严重的技术难题。

为此，本发明提供的一种利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法，其步骤如下：

（1）挑选SiO₂和Al₂O₃含量之和超过60%的尾矿备用，同时准备尾矿弃渣；

（2）将尾矿送入水力旋流器中，通过水力旋流器将尾矿进行分级筛选，粒度超过600目的细矿从溢流管排出，沉积在水力旋流器底部的粗矿从沉砂管排出；

（3）将细矿烘干，再送入1350℃±50℃的回转窑煅烧成水泥半成品；

（4）将尾矿弃渣送入水力旋流器中，经水洗生成混凝土骨料，并在混凝土骨料中加入适量粗矿；

（5）按照重量比为水泥半成品36—40%、加入粗矿后的混凝土骨料60—64%、水适量，混合后制成商品混凝土。

优选为，所述步骤（5）中，重量比为水泥半成品38%、加入粗矿后的混凝土骨料62%。

传统方法生产商品混凝土，主要选用水泥熟料、河沙、卵石或碎石三种原料为。本发明中，通过从尾矿中分级筛选出的细砂经煅烧生成的水泥半成品替代水泥熟料，从尾矿中分级筛选出的粗砂替代河沙，尾矿弃渣经水洗生成的混凝土骨料替代卵石或碎石，从而提供了一种生产商品混凝土的新方法。整个生产过程中，仅在煅烧细砂的过程中需要用到燃料，会有少量的气体排放，以及在使用水力旋流器中会耗费电能。具有以下有益效果：

（1）通过尾矿和尾矿弃渣来制备商品混凝土，颠覆了传统制备商品混凝土的方法，为商品混凝土的制备提供了一个新的途径；

（2）使商业混凝土的原材料与尾矿开发相结合，实现了资源的再生利用；

（3）减少了工业“三废”排放，节约了矿产资源，最大限度地避免了环境污染，体现了建设资源节约型社会的思想；

（4）突破了传统商品混凝土生产对资源的依赖性强、对环境污染严重的难题，可以实现大规模的技术转化，以减少矿区的水土流失和尾矿难治理问题。

工业废渣的综合利用是我国建筑材料工业“可持续发展”战略的重要组成部分。商品混凝土生产中原材料的循环利用，既可大幅降低生产成本，又可减轻资源压力，减少水土流失，加快循环经济建设，促进我国建筑工业的发展。  

附图说明

  图1  本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

一种利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法，包括以下步骤：

（1）挑选SiO₂和Al₂O₃含量之和为60%的尾矿备用，同时准备尾矿弃渣。由于尾矿最终用于制备水泥半成品，因此对SiO₂和Al₂O₃的含量有一定的要求。

（2）将尾矿送入水力旋流器中，通过水力旋流器将尾矿进行分级筛选，粒度超过600目的细砂从溢流管排出，沉积在水力旋流器底部的粗砂从沉砂管排出。水力旋流器是选矿中常用的分级筛选设备，其上设置有给矿管、溢流管和沉砂管。尾矿在压力作用下经给矿管沿柱体切线方向进入水力旋流器壳体内，在壳体内做回转运动，尾矿中的粗颗粒(或密度大的颗粒)因受到较大的离心力而进入回转流的外围，并同时随矿浆流向下流动，最终由底部沉砂管排出；细颗粒所受离心力较小，处于回转流中心并随液流向上运动，最后由溢流管排出，从而实现了分级筛选。从沉砂管排出的粗矿用于替代传统商品混凝土生产方法中的原材料——河沙，粗矿经皮带输送至储料仓备用。

（3）将细砂烘干，再送入1350℃±50℃的回转窑煅烧成水泥半成品，以替代传统商品混凝土生产方法中的原材料——水泥熟料。

（4）将尾矿弃渣送入水力旋流器中，经水洗生成混凝土骨料，以传统商品混凝土生产方法中的原材料——卵石或碎石。

（5）按照重量份数比为水泥半成品为36%，粗砂与混凝土骨料之和为64%，以及适量水，混合后制成商品混凝土。粗砂加入量的多少根据混凝土骨料的大小来确定，混凝土骨料越大，加入的粗砂相对较多，混凝土骨料越小，加入的粗砂相对较少；与传统商品混凝土生产方法中，河沙的加入量根据卵石或碎石的大小确定一样。

实施例2：

一种利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法，包括以下步骤：

（1）挑选SiO₂和Al₂O₃含量之和为62%的尾矿备用，同时准备尾矿弃渣。

（2）将尾矿送入水力旋流器中，通过水力旋流器将尾矿进行分级筛选，粒度超过600目的细砂从溢流管排出，沉积在水力旋流器底部的粗砂从沉砂管排出。

（3）将细砂烘干，再送入1350℃±50℃的回转窑煅烧成水泥半成品。

（4）将尾矿弃渣送入水力旋流器中，经水洗生成混凝土骨料。

步骤(2)—步骤（4）与实施例1完全相同。

（5）按照重量份数比为水泥半成品为38%，粗砂与混凝土骨料之和为62%，以及适量水，混合后制成商品混凝土。

实施例3：

一种利用尾矿及尾矿弃渣生产商品混凝土的方法，包括以下步骤：

（1）挑选SiO₂和Al₂O₃含量之和为68%的尾矿备用，同时准备尾矿弃渣。

（2）将尾矿送入水力旋流器中，通过水力旋流器将尾矿进行分级筛选，粒度超过600目的细砂从溢流管排出，沉积在水力旋流器底部的粗砂从沉砂管排出。

（3）将细砂烘干，再送入1350℃±50℃的回转窑煅烧成水泥半成品。

（4）将尾矿弃渣送入水力旋流器中，经水洗生成混凝土骨料。

步骤(2)—步骤（4）与实施例1完全相同。

（5）按照重量份数比为水泥半成品为40%，粗砂与混凝土骨料之和为60%，以及适量水，混合后制成商品混凝土。

按照实施例2生产出的商品混凝土的质量检测：

1、混凝土拌和物质量检测：

1）坍落度：根据本发明工程情况及现场施工工艺，本发明砼坍落度检测如下：

C15普通混凝土：150±30mm

C20普通混凝土：150±30mm

C35水下混凝土：200±20mm

C25普通混凝土：150±30mm

C30普通混凝土150±30mm

C35普通混凝土150±30mm

C35墩柱、盖梁混凝土80-120mm

C40普通混凝土80-120mm

C50预制箱梁混凝土140±20mm。

2）含气量：掺引气型外加剂的混凝土含气量限值未超过4%。

3）均匀性：混凝土拌和物拌和均匀，颜色一致，没有离析、泌水现象。

4）混凝土凝结时间满足施工要求。

2、混凝土的强度

混凝土设计强度等级：

桩基—C35水下混凝土，承台、系梁—C35混凝土，墩柱、盖梁—C35混凝土，箱梁—C50混凝土。

强度按JTG F80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》附录D进行评定：

试件大于等于10组时：，，

R——混凝土设计强度等级；n——同批混凝土试件组数；R_n——同批n组试件强度平均值；S_n——同批n组试件强度标准差，当S_n＜0.06R时，取S_n=0.06R；R_i——第i组混凝土的抗压强度；R_min——n组试件中强度最低一组的值；K₁、K₂——合格判定系数，见下表：

试件小于10组时：R_n≥1.15R；R_min≥0.95R。

箱梁混凝土7天强度达到了设计强度的90%以上，可以满足现场施工进度要求。

3、混凝土的外观表现

墩柱、箱梁等外露混凝土达到清水混凝土标准，桥梁外观颜色均匀一致。

 

化学成分及物理性能检测表

水泥半成品《建筑材料放射性核素限量》检测情况表

序号检验项目国标要求检测值结论1内照射指数I_Ra≤1.00.2合格2外照射指数I_r≤1.00.2合格