一种利用铜尾砂制备的透水混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，包括如下原料：铜尾砂、水泥、减水剂和石子。本发明专利技术使用铜尾砂作为透水混凝土的骨料来源，制备透水混凝土，本发明专利技术使用铜尾砂等质量替代水泥，充分利用铜尾砂中硫化物酸化释放的硫酸盐激发水泥中的粉煤灰等大量辅料，产生更多水化产物，提高胶结强度，将铜尾砂经济价值提升至水泥水平，变废为宝、变害为宝。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。利用铜尾砂制备透水混凝土，可以大幅减轻城市经济、安全与环境负担，符合国家环保政策要求，应用前景广阔。广阔。广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种利用铜尾砂制备的透水混凝土


[0001]本专利技术涉及有色金属含硫尾砂资源化利用领域，具体涉及一种利用铜尾砂制备的透水混凝土。

技术介绍

[0002]铜矿资源是支撑我国经济发展的重要自然资源，因此近年来我国铜矿的开采量逐年递增，但我国铜矿的平均品位较低，仅为0.07
‑
0.08，这导致在铜冶炼过程中产生大量铜尾矿固体废弃物。根据《2019年中国固废处理行业分析报告》的统计数据：我国每年排放的尾矿数量较高，其中铜尾矿排放量已经达到2.24亿吨/年。然而，国内企业对铜尾矿的利用率较低，只有10％的企业对铜尾矿进行回收利用。在此背景下，铜尾矿的处理带来了诸多问题。
[0003]1)铜尾矿会破坏自然生态环境。一方面经破碎、研磨处理后的铜尾矿颗粒较小，颗粒间吸附力减弱，风蚀水蚀严重。大风时造成粉尘扬起，可能引发沙尘暴，严重污染大气环境，多雨时易引发尾矿坍塌滑坡事故。另一方面我国铜尾矿的伴生元素极为复杂，铜尾矿中可能含有重金属和残留的选矿药剂。重金属元素迁移进入农田后会破坏土壤肥力，影响农作物的生长，选矿药剂流入河流湖泊后会污染水质，危害水生生物。
[0004]2)铜尾矿利用率低会严重浪费矿产资源。铜尾矿分为初级铜尾矿和终极铜尾矿，当下由于我国选矿技术水平的滞后，选矿设备不达标，导致初级铜尾矿中的可再选的金属矿和非金属矿的回收量很少，现阶段每生产1t铜，约产生400t铜尾矿，浪费珍贵的矿产资源。
[0005]3)铜尾矿的堆积会占用土地面积。我国幅员辽阔，但农业用地资源较为稀缺。数十年来，铜尾矿都以尾矿库的形式进行堆积，加上铜尾矿的生产速度居高不下，导致尾矿库的占地面积越来越大，不少耕地和林地被侵占，土地资源的利用形势愈发严峻。2019 年我国尾矿的堆存占地面积约为1.9
‑
2.5万平方千米，并且以每年300
‑
400平方千米的势头快速扩张，这将加剧“人多地少”的矛盾。
[0006]除此之外，尾矿库还需要高昂的运营和维护成本，其中每吨尾矿需要4
‑
8元的基建投资和生产管理费用，我国现有的尾矿库每年的运营费约为7.5亿元。固体废弃物是放错地方的资源，因此我国逐渐重视铜尾矿的综合利用，并推出了相关政策进行指导，逐步完善铜尾矿资源综合利用政策体系。
[0007]混凝土是世界上应用最广泛的建筑材料，全球每年约消耗超100亿吨混凝土。水泥以成本低和性能佳等优点成为各类混凝土的重要原材料，但是在其生产过程中不但会消耗大量的不可再生资源，还会排放出SO2、NO
X
等有害气体和CO2等温室气体，每生产1t 水泥大约会消耗1.5t原材料并排放0.7t的CO2。随着我国城镇化进程加快，各类建筑常采用天然河砂作为混凝土的细骨料，随之带来河砂供应紧缺的问题。然而，过度开采河砂会破坏河床蓄水层，使河床产生松动及地表水渗漏，因此减少河砂的使用是建筑行业的发展趋势。铜尾矿是富含硅酸盐和铝酸盐的矿物质，将其用作混凝土原材料替代部分水泥和骨料一方面可以
节约资源，降低碳排放，另一方面也能够减缓铜尾矿堆存带来的问题。因此，结合铜尾砂当下情况和混凝土对原材料的新要求，将铜尾砂用作混凝土的掺合料，具有长远的环境效益和社会效益。

技术实现思路

[0008]本专利技术使用铜尾砂作为透水混凝土的胶凝材料来源，制备透水混凝土，本专利技术使用铜尾砂等体积替代水泥与水，充分利用铜尾砂中硫化物酸化释放的硫酸盐激发水泥中的粉煤灰、矿渣等大量辅料，产生更多水化产物，提高胶结强度，将铜尾砂经济价值提升至水泥水平，变废为宝、变害为宝。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。
[0009]本专利技术采用的技术方案是：一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，包括如下原料：铜尾砂、水泥和石子。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，还包括城市普通自来水、砂、减水剂和粉煤灰。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，其重量份组成为：水泥189～409份，铜尾砂74～226份，城市普通自来水140～370份，砂669～956份，石子762～1226份，减水剂3.9～17.3份，粉煤灰13～246份。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述铜尾砂所选取的安徽省铜陵市冬瓜山尾矿库，铜尾砂整体呈块状，强度较低，为细尾砂自然胶结形成。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述水泥采用安徽淮南海螺水泥有限公司生产的P
·
O 42.5普通硅酸盐水泥，表观密度为3.1g/cm3。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述外加剂为苏博特聚羧酸高效减水剂固含量为20％。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述粉煤灰为市售粉煤灰，优选地，粉煤灰为二级以上粉煤灰，细度为200目占90％以上。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述砂为普通河砂，细度模数是2.36。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述石子为粒径区间为5～10、10～15、15～20mm的花岗岩碎石。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]金属矿山选矿排出的大量铜尾砂，资源化利用难度高，其经年累月堆积形成体量巨大的尾矿库，对生态环境及周边人民人身安全形成了严重威胁，还影响着企业的正常作业生产。本专利技术提出的一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，针对铜尾砂与水泥不兼容问题，采用粉煤灰、铜尾砂、水泥等组成的胶结体系，制成透水混凝土，不仅有效解决了铜尾砂的胶结难题，而且可利用铜尾砂氧化形成的硫酸盐促使粉煤灰、矿渣分解，形成更多水化产物，实现变害为宝。
[0020]因此，本专利技术所提出的一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，采用铜尾砂、水泥和粉煤灰组成的胶结体系，不仅可变废为宝、还可变害为宝，大幅简化含硫尾砂的资源化利用工艺，显著提高其经济价值，缓解其对生态环境的影响，降低尾矿库的安全风险，具有突出的经济、社会、环保效益，应用前景巨大。
附图说明：
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例中铜尾砂XRD图谱；
[0023]图2是本专利技术实施例中粉煤灰XRD图谱；
[0024]图3是本专利技术实施例中铜尾砂SEM图；
[0025]图4为本专利技术实施例1的各基准组透水混凝土的抗压强度图；
[0026]图5为本专利技术实施例2的各基准组透水混凝土的抗压强度图。
具体实施方式：
[0027]为使本专利技术更加容易理解以及技术方案、优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按常规实验方法进行。
[0028]实施例1：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，其特征是包括如下原料：铜尾砂、水泥、减水剂和粉煤灰。2.根据权利要求1所述的一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，其特征是还包括城市普通自来水、砂、石子。3.根据权利要求1所述的一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，其特征是其重量份组成为：水泥189～409份，铜尾砂74～226份，城市普通自来水140～370份，砂669～956份，石子762～1226份，减水剂3.9～17.3份，粉煤灰13～246份。4.根据权利要求1所述的一种利用铜尾砂制备的透水混凝土，其特征是铜尾砂所选取的安徽省铜陵市冬瓜山尾矿库，铜尾砂整体呈块状，强度较低，为细尾砂自然胶结形成。5.根据权利要求1所述的一种利用铜尾...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈心，陈佩圆，王永辉，王成，方虎，赵成，孙施佳，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：