一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料及制备方法技术

本发明专利技术涉及基于废石膏和金属尾矿的人工集料，废石膏60～70份、金属尾矿30～40份、水泥15～20份，且水灰比为0.4～0.8，分散剂0.1～1.3份。制备方法：将废石膏、金属尾矿和水泥进行初步搅拌分散；将水倒入，继续搅拌，形成集料浆液；将分散剂加入集料浆液中继续搅拌；将流态的集料浆液浇筑在分层网格状模具中，脱模、养护，得到所需粒径的集料。本发明专利技术的有益效果为：充分利用金属尾矿颗粒的硬度高、化学稳定性好的优点，弥补废石膏粉末硬度低、化学稳定性差的缺点，利用水泥的胶凝作用，将金属尾矿颗粒和废石膏粉末通过水泥水化反应产物连接起来形成满足规范的集料颗粒，实现了废石膏和金属尾矿的资源化利用。金属尾矿的资源化利用。金属尾矿的资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料及制备方法


[0001]本专利技术涉及土木工程材料
，具体涉及一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料及制备方法。

技术介绍

[0002]工业生产产生了大量废石膏，废石膏是以硫酸钙为主的工业废渣，呈现粉末状，其中80％为硫酸钙，还有硅、铝及铁等成分，若不能够对其进行科学、合理运用，将会占用大片土地资源，对土壤、水资源等构成一定破坏。
[0003]金属矿山的开采产生了大量的金属尾矿，很多尾矿都被抛至尾矿库或者尾矿坝，堆存不仅会占用土地，产生扬尘，还存在地质安全隐患，此外，受技术水平的限制，这些尾矿未被充分利用。
[0004]砂石集料是建筑、道路、桥梁等基础设施工程建设用量最大、不可或缺、不可替代的基础材料。但砂石集料属于不可再生资源，而我国工业生产和金属矿山开采在长期生产过程中，产生大量的废石膏和金属尾矿，利用这些资源完全可替代或部分替代砂石集料，获得满足再生集料混凝土要求的基于废石膏和金属尾矿的人工集料对于废弃资源的重复利用具有十分重要的意义。
[0005]专利CN114956628A公开了一种高强度磷石膏基再生集料及其制备方法，通过将磷石膏，矿渣粉，水泥熟料，钢渣粉，粉煤灰，硅灰、管桩余浆这些物料混合处理后加水形成的混合物料加入环模造粒机中，采用环模和压辊压制成型，然后进行碳化养护和自然养护，该工艺原料复杂，制作成本高，不利于推广。
[0006]专利CN115611539A公开了一种钢渣协同磷石膏制备的再生集料、路基材料及其制备方法，整个工艺流程包括：1)钢渣粉磨处理后筛分成钢渣粉和钢渣颗粒；2)将钢渣粉、磷石膏、矿渣组成混合料，将混合料与外加剂按照一定配比搅拌均匀后，进入超细粉磨系统粉磨到其比表面积不低于450m～2/kg制备成路基胶结剂；3)将重金属污染黏性类、砂类土或尾砂与路基胶结剂混合，加水搅拌均匀，并通过圆盘造粒机生产制得再生集料。
[0007]专利CN115677306A公开了一种基于磷石膏的绿色人工集料及其制备方法，采用磷石膏和垃圾焚烧底渣作为主要原料，整个工艺流程包括：垃圾焚烧底渣的烘干、水泥和磷石膏的混合搅拌和将烘干后的垃圾焚烧底渣倒入造粒机中，并向造粒机中喷洒水，然后将所述混合粉末撒入所述造粒机中，继续喷洒水和撒入所述混合粉末，直至成团颗粒的粒径达到4.75mm以上，得到所述含磷石膏的绿色人工集料。
[0008]总体而言，人工集料制备基本均需要用到造粒机，过程功耗较高，对于操作使用有一定的技术要求，且要求原材料的水分含量较低，不利于废石膏人工集料的推广应用。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有工业生产产生的大量废石膏和金属矿山开采形成的大量尾矿难以处理所造成的环境污染问题，提供一种基于废石膏和金属尾矿的
人工集料及制备方法，拓宽废石膏和金属尾矿的综合利用范围。
[0010]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料，原料组分及其质量百分比为：
[0011]废石膏：60～70份、金属尾矿：30～40份、水泥：15～20份，且水灰比为0.4～0.8，分散剂：0.1～1.3份。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，废石膏为磷石膏或脱硫石膏。
[0014]更进一步，磷石膏来源于湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其粒径为5μm～50μm，结晶水含量20％～25％，组成以二水硫酸钙为主，还含有少量杂质。
[0015]更进一步，脱硫石膏来源于FGD过程的副产品，其CaSO4〃2H2O含量≥90％，粒径为30μm～100μm，自由水含量为10％
‑
17％。
[0016]进一步，金属尾矿为铁矿砂。
[0017]更进一步，铁矿砂为铁矿石经过选取铁精矿后的剩余废渣，矿物组分为脉石矿物。
[0018]更进一步，脉石矿物包括：石英、辉石、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物。
[0019]进一步，水泥为矿渣硅酸盐水泥。
[0020]基于上述技术方案，本专利技术还提供一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料的制备方法，具体步骤如下：
[0021]S01、将废石膏、金属尾矿和水泥进行初步搅拌分散；
[0022]S02、将水倒入，继续搅拌，形成集料浆液；
[0023]S03、将分散剂加入集料浆液中继续搅拌，形成流态的集料浆液；
[0024]S04、将流态的集料浆液浇筑在分层网格状模具中，脱模、养护，得到所需粒径的集料。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1)废石膏化学性能不稳定，化学反应形成的固体颗粒硬度小，而金属尾矿颗粒硬度大、化学性能稳定，水泥作为胶凝材料与水、废石膏及金属尾矿充分拌合均匀，再利用分散剂改善废石膏、金属尾矿、水泥和水形成的拌合物的流动度，当流动度达到浇筑要求时，将拌合物浇筑到分层网格状模具中，脱模、养护形成满足《建设用砂石、碎石》(CBT14685
‑
2011)国家标准对混凝土集料的指标要求；
[0027]本专利技术充分利用金属尾矿颗粒硬度大、化学稳定性好的优点，弥补废石膏粉末硬度低、化学稳定性差的缺点，利用水泥的胶凝作用，将金属尾矿颗粒和废石膏粉末通过水泥水化反应产物连接起来形成满足规范的集料颗粒，不仅实现了磷石膏和金属尾矿的资源化利用，而且节省了原料成本，较为环保；
[0028]2)本专利技术所述集料相比传统集料不仅强度上有很大的提高，而且可通过分层网格状模具生产不同粒径的集料；
[0029]3)与传统的废石膏综合利用方法和金属尾矿处理方法相比，本方法所提供的集料制作工艺简单，成本低廉，无需传统的造粒机械，能够大量的消耗工业生产产生的大量废石膏和金属矿山开采产生的大量尾矿，具有重要的推广价值。
附图说明
[0030]图1为本专利技术中所述分层网格状模具的爆炸图。
具体实施方式
[0031]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0032]基于废石膏和金属尾矿的人工集料原料组分及其质量百分比为：
[0033]废石膏：60～70份、金属尾矿：30～40份、水泥：15～20份，且水灰比为0.4～0.8，分散剂：0.1～1.3份。
[0034]更进一步的：废石膏为磷石膏或脱硫石膏；
[0035]磷石膏来源于湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其粒径为5μm～50μm，结晶水含量20％～25％，主要组成以二水硫酸钙为主，还含有少量的磷、氟、有机物、氧化物以及少量重金属和放射性物质等杂质；
[0036]脱硫石膏来源于FGD过程的副产品，其CaSO4〃2H2O含量≥90％，粒径为30μm～100μm，自由水含量为10％。
[0037]金属尾矿为铁矿砂，是一种复合矿物原料，是铁矿石经过选取铁精矿后的剩余废渣，除了少量金属组分外，其主要矿物组分为脉石矿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料，其特征在于，原料组分及其质量百分比为：废石膏：60～70份、金属尾矿：30～40份、水泥：15～20份，且水灰比为0.4～0.8，分散剂：0.1～1.3份。2.根据权利要求1所述的一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料，其特征在于，所述废石膏为磷石膏或脱硫石膏。3.根据权利要求1或2所述的一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料，其特征在于，所述磷石膏来源于湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其粒径为5μm～50μm，结晶水含量20％～25％，组成以二水硫酸钙为主，还含有少量杂质。4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于废石膏和金属尾矿的人工集料，其特征在于，所述脱硫石膏来源于FGD过程的副产品，其CaSO4〃2H2O含量≥90％，粒径为30μm～100μm，自由水含量为10％
‑
17％。5.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖尊群，吕振滔，许彩云，邓名慧，李浦宇，郑月鹏，王福琦，王慧，常燕斌，刘海涛，石银磊，罗科奇，林健，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：