一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法技术

一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法，将不同比表面积的铁尾矿粉，在同等掺量下分别进行胶砂活性试验，根据比表面积的增大，总结胶砂活性试验中胶砂试件的抗压强度即铁尾矿粉的活性指数的变化规律；并与同等掺量下粉煤灰的活性指数对比后，确定最优铁尾矿粉的粉体比表面积；在最大程度利用铁尾矿粉，又同时保证铁尾矿粉具有不低于同等掺量下粉煤灰活性的基础上，确定最优铁尾矿粉的掺量。根据该方法所确定的铁尾矿粉的比表面积，其活性高于粉煤灰的活性，完全可以取代粉煤灰作为混凝土掺合料，且具有低能耗、高活性的优点，有利于工业化生产和大范围推广的优点。

An activity optimization method of iron tailing powder used as concrete mineral admixture

An optimization method for the activity of iron tailing powder used as concrete mineral admixture is proposed. According to the increase of specific surface area, the activity tests of mortar are carried out under the same amount of iron tailing powder. According to the increase of specific surface area, the change rule of the compressive strength of the mortar test piece, i.e. the activity index of iron tailing powder, is summarized. After the comparison with the activity index of fly ash under the same amount of coal To determine the specific surface area of the optimal iron tailing powder; to determine the optimal amount of iron tailing powder on the basis of maximizing the use of iron tailing powder and ensuring that the iron tailing powder has not less than the activity of fly ash under the same amount. According to this method, the specific surface area of iron tailing powder is higher than the activity of fly ash. It can completely replace fly ash as concrete admixture, and has the advantages of low energy consumption and high activity, which is conducive to industrial production and large-scale promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法
本专利技术涉及利用工业固体废弃物制备混凝土
，尤其涉及一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法。
技术介绍
目前，混凝土作为最主要和利用最为广泛的建筑材料，其主要掺合料为粉煤灰，近年来随着国家对燃煤电厂的限制越来越严格，粉煤灰的产量不断减少，且价格越来越高，导致混凝土的矿物掺合料日益紧缺。而现有的铁尾矿大量堆积，虽然国内外学者对废石和尾矿在混凝土领域的应用进行了大量研究试验，取得了很多成果，但是主要集中在尾矿石作粗骨料，尾矿砂作细骨料等方面；而现有技术中为了选出更多的铁精矿，许多企业加强了对铁矿石的粉磨程度，致使铁尾矿粒径越来越细，形成了90％以上的颗粒细度均小于0.6mm的铁尾矿粉,此种粒级范围的铁尾矿已不适合做机制砂应用于普通混凝土。若将铁尾矿粉进一步磨至一定细度，作为混凝土矿物掺合料，替代粉煤灰，既符合资源综合利用，又可满足市场需求，缓解混凝土掺合料短缺的矛盾。目前，可提高铁尾矿粉活性的方法有机械活化法，化学活化法和热活化法或三种方法中的任意组合；其中，大部分研究者采用机械活化和热活化，但盲目追求细度会带来高能耗，且未提供经济合理的磨细程度参考范围(例如公开号为CN102850011A的专利技术专利申请)；化学活化激活效率普遍偏低，依赖于化学激活剂的选择，部分化学激活剂价格偏高，大幅增加了混凝土成本，且某些化学激活剂对混凝土的耐久性产生不良影响；单纯热活化并不能有效提高铁尾矿粉活性，化学活化和高温煅烧相结合的方法可有效提高其活性，但能耗高，不经济，对混凝土耐久性有不利影响，不适宜大范围推广(例如公开号为CN103964717的专利技术专利申请)；《铁尾矿粉用作混凝土掺和料的活性研究》中只进行了机械粉磨激活，且细度梯度基本以200m2/kg的幅度变化，变化幅度大，且只研究了418m2/kg、596m2/kg、802m2/kg三种细度，且未验证是否可以取代粉煤灰。《铁尾矿粉的活化工艺和机理及对混凝土性能的影响研究》中通过机械粉磨与化学激活对比，选用了化学激活，但该方法激活效率不高，只提高了5％，同时所使用的化学激发剂对混凝土的耐久性有潜在不利影响。而以上两文只是研究了铁尾矿粉的活性和激活方法，未给出适用于工程的优化范围。综上可知，现有技术大多集中在单纯追求铁尾矿粉的高活性，所用技术要么比较复杂，要么磨细程度很高，导致铁尾矿粉的高耗能和高成本，使得成果难以在工程中大范围推广；因此，亟需研究一种能够替代粉煤灰且能耗低、成本低的铁尾矿粉活性优化方法，以用作混凝土矿物掺合料。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术对铁尾矿粉活性激活的方法进行了优化，提供了经济合理的活化方法和磨细程度优化范围，以低能耗、低成本获取铁尾矿较高的活性，能够替代粉煤灰作混凝土掺合料使用，且不会对混凝土耐久性产生不良影响。本专利技术提供了一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法，包括如下处理步骤：1)制备铁尾矿粉：将铁尾矿过筛，并对筛过的铁尾矿进行烘干；对烘干后的铁尾矿分别进行不同时长T1，T2，T3，T4，T5.....和Tn的机械粉磨，对应制得不同粉体比表面积S1，S2，S3，S4，S5.....和Sn的铁尾矿粉，其中，5min<T1＜T2＜T3＜T4＜T5.....＜Tn<35min；190m2/kg＜S1＜S2＜S3＜S4＜S5....＜Sn＜620m2/kg；n代表制备铁尾矿粉过程中不同份铁尾矿粉的数量变化，n为始于1的连续自然数；2)确定铁尾矿粉的粉体比表面积的最优范围：将步骤1)中不同粉体比表面积的铁尾矿粉，在同等掺量下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别进行胶砂活性试验，在步骤1)的粉体比表面积范围内，随着比表面积的增大，总结胶砂活性试验中胶砂试件的抗压强度即铁尾矿粉的活性指数的变化规律；并与同等掺量下粉煤灰的活性指数对比后，确定最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围；将步骤1)中不同粉体比表面积的铁尾矿粉，在同等掺量下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》制作胶砂试件，并进行标准养护后，分别进行压汞试验，在步骤1)的粉体比表面积范围内，随着比表面积的增大，总结胶砂试件的孔隙变化规律，并根据有害孔数量，确定填充效果最优的铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围，并判定该取值范围是否与胶砂活性实验确定的最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围相吻合；3)确定铁尾矿粉的掺量的最优范围：在步骤2)中确定的最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围内任选一比表面积的铁尾矿粉，在不同掺量P1，P2，P3，P4，P5.....和Pm下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别进行胶砂活性试验，其中，0％＜P1＜P2＜P3＜P4＜P5.....＜Pm＜50％，m代表比表面积为S的铁尾矿粉中不同掺量P的掺量变化，m为始于1的连续自然数；随着掺量的增大，总结胶砂活性试验中胶砂试件的抗压强度即铁尾矿粉的活性指数的变化规律，当掺量P超过30％后，铁尾矿粉的活性指数明显下降；确定最优铁尾矿粉的掺量。优选地，根据混凝土的抗压强度先增后减，即铁尾矿粉的活性指数先增后减的规律，确定所述步骤1)中所述最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围为450-550m2/kg。优选地，根据压汞试验结果，有害孔数量最少，级配最好填充效应最佳的比表面积范围与胶砂试验优化的比表面积范围相吻合。优选地，根据掺量超过30％后，铁尾矿粉的活性指数明显下降的规律，确定所述步骤2)中所述铁尾矿粉的掺量的最优范围不大于30％。优选地，所述步骤2)中铁尾矿粉的掺量的最优值为30％。优选地，所述步骤1)中将铁尾矿过2-5mm筛，并在90℃～110℃下烘干。优选地，所述步骤1)中将铁尾矿过3mm筛，并在105℃下烘干。优选地，所述步骤1)中机械粉磨时采用的设备为水泥试验磨，型号为SYMФ500×500，或者全方位行星式球磨机，型号为MITR-QM-QX。优选地，所述步骤1)中压汞试验采用的试验设备为压汞仪，型号为AutoPoreIV9500型。优选地，标准养护天数为28天。优选地，将步骤1)中不同粉体比表面积的铁尾矿粉，在同等掺量下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》制作胶砂试件，并进行标准养护后，分别进行压汞试验，在步骤1)的粉体比表面积范围内，随着比表面积的增大，总结胶砂试件的孔隙变化规律，并根据有害孔数量，确定填充效果最优的铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围，并判定该取值范围是否与胶砂活性实验确定的最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围相吻合。本专利技术的有益之处在于：(1)本专利技术不单纯追求铁尾矿粉的高活性，而以磨细铁尾矿粉的活性高于同等掺量粉煤灰的活性为依据，确定了铁尾矿粉磨细的优化范围，优化结果经济实用，可直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法，其特征在于，包括如下处理步骤：/n1)制备铁尾矿粉：将铁尾矿过筛，并对筛过的铁尾矿进行烘干；对烘干后的铁尾矿分别进行不同时长T

【技术特征摘要】
1.一种用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法，其特征在于，包括如下处理步骤：
1)制备铁尾矿粉：将铁尾矿过筛，并对筛过的铁尾矿进行烘干；对烘干后的铁尾矿分别进行不同时长T1，T2，T3，T4，T5.....和Tn的机械粉磨，对应制得不同粉体比表面积S1，S2，S3，S4，S5.....和Sn的铁尾矿粉，其中，5min<T1＜T2＜T3＜T4＜T5.....＜Tn<35min；
190m2/kg＜S1＜S2＜S3＜S4＜S5....＜Sn＜620m2/kg；
n代表制备铁尾矿粉过程中不同份铁尾矿粉的数量变化，n为始于1的连续自然数；
2)确定铁尾矿粉的粉体比表面积的最优范围：将步骤1)中不同粉体比表面积的铁尾矿粉，在同等掺量下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别进行胶砂活性试验，在步骤1)的粉体比表面积范围内，随着比表面积的增大，总结胶砂活性试验中胶砂试件的抗压强度即铁尾矿粉的活性指数的变化规律；并与同等掺量下粉煤灰的活性指数对比后，确定最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围；
3)确定铁尾矿粉的掺量的最优范围：在步骤2)中确定的最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围内任选一比表面积的铁尾矿粉，在不同掺量P1，P2，P3，P4，P5.....和Pm下依照规范GB17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别进行胶砂活性试验，其中，0％＜P1＜P2＜P3＜P4＜P5.....＜Pm＜50％，m代表比表面积为S的铁尾矿粉中不同掺量P的掺量变化，m为始于1的连续自然数；随着掺量的增大，总结胶砂活性试验中胶砂试件的抗压强度即铁尾矿粉的活性指数的变化规律，当掺量P超过30％后，铁尾矿粉的活性指数明显下降；确定最优铁尾矿粉的掺量。


2.根据权利要求1所述的用作混凝土矿物掺合料的铁尾矿粉活性优化方法，其特征在于：
根据混凝土的抗压强度先增后减，即铁尾矿粉的活性指数先增后减的规律，确定所述最优铁尾矿粉的粉体比表面积的取值范围为450-550m2/kg。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明镜，孙建恒，孟志良，马馨鑫，敦晨阳，段雅静，李红梅，王军林，
申请(专利权)人：河北农业大学，保定职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河北;13