申请日2017.04.26
公开(公告)日2017.08.04
IPC分类号C04B28/00; C04B38/00; C04B33/132; C04B33/135
摘要
本发明公开一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土及陶粒的制备方法，铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土包括铁尾矿污泥陶粒、硅酸盐水泥或普硅水泥、硅灰、丙烯酸树脂乳液、颜料、聚羧酸高效减水剂和水;陶粒由铁尾矿泥)、城市污泥和粉煤灰混合物制备而成。本发明的透水混凝土具有高透水性，耐磨防滑，生态环保，施工快捷的优点特点，是一种新型地面渗透性铺装材料，可大幅降低透水混凝土成本，加速透水混凝土在海绵城市建设中的推广应用;从尾矿治理的角度来看，有利于缓解环境污染，并带来巨大的社会经济和生态效益。
权利要求书
1.一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：该轻质混凝土中的组成成分及单方用量配比(kg·m-3)如下：
轻骨料，700～880，所述的轻骨料采用铁尾矿污泥陶粒;
胶凝材料，280～480，所述的凝胶材料采用水泥;
火山灰反应掺合材料，50～100，所述的掺合材料采用硅灰;
改性材料，4.3～7.6，所述的改性材料采用丙烯酸树脂乳液;
颜料，14～21，所述的颜料采用水泥着色剂;
外加剂，4.5～8.0，所述的外加剂采用聚羧酸高效减水剂;
水，180～205。
2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的铁尾矿污泥陶粒粒径为5mm～10mm，容重790kg·m-3，筒压强度达到5.6MPa，1h吸水率为14.4%。
3.根据权利要求1和2任一项所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的铁尾矿污泥陶粒原料的配合比范围为：铁尾矿泥20～30%，城市污泥25～50%，粉煤灰20～55%。
4.根据权利要求1和3任一项所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的铁尾矿污泥陶粒原料的优选配合比为：铁尾矿泥25%，城市污泥40%，粉煤灰35%。
5.根据权利要求1所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的水泥采用硅酸盐水泥或普硅水泥。
6.根据权利要求1和5任一项所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的水泥强度等级为52.5级或42.5级。
7.根据权利要求1、3、4任一项所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：所述的铁尾矿泥的颗粒公称直径在0.6mm以下，泥块含量≤1.0%，硫化物及硫酸盐含量≤0.5%，氯化物≤0.02%。
8.根据权利要求1和2任一项所述的一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特征在于：铁尾矿污泥陶粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将铁尾矿泥干燥粉磨，干燥温度为110℃，按照一定的比例和粉煤灰一起加入到湿态城市污泥中进行混合搅拌，搅拌时间为10min;
(2)将搅拌后的泥料在练泥机中练泥，并从练泥机的挤嘴中挤出、再被切割成φ8mm×8mm的小泥丁;
(3)小泥丁在成球盘中被滚圆成φ8mm左右的丸状坯体，即陶粒生料球;
(4)将陶粒生料球置于110℃的烘箱中烘干3h;
(5)在模拟回转窑烧成的工况条件下，在1040℃的最高烧结温度下进行烧结，分别完成陶粒生料球的预热、烧结和冷却过程，制备出轻质陶粒。
说明书
一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土及陶粒的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，是一种生态环保型透水材料，尤其涉及一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土及陶粒的制备方法。
背景技术
国务院办公厅以国办发〔2013〕1号转发国家发展改革委、住房城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》，明确要求大力发展绿色建材。目前政府积极推进海绵城市项目，国务院办公厅2015年10月印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》，部署推进海绵城市建设工作。透水混凝土是海绵城市发展建设的一种新型地面铺装材料，具有高透水性，耐磨防滑，生态环保，施工快捷。2016年海绵城市试点透水混凝土在全国16个城市开始执行，并已在多个海绵城市试点成功。
铁尾矿砂经过洗选后，粗细尾矿砂已经可以作为混凝土的细集料使用，但是最后沉降的尾矿泥，因为是颗粒极细的尾矿砂和粘土质胶团颗粒，无法用作集料，如果回填还将影响矿山安全开采。随着目前我国所开采的矿山品位降低和无尾(矿库)开采制度的全面实施，会造成大量的尾矿无法回填和无处库存，将严重影响矿山的正常开采，所以只有实现尾矿全量资源化利用、尾矿零排放目标，才能化解上述矛盾。
近几年，在透水路面材料应用方面有许多技术。中国专利申请，申请号201510805358.6，公布日2016.01.27，公开了一种含有陶粒的轻质透水混凝土，所述陶粒为粒径5mm～10mm连续级配的煤矸石陶粒，而非本发明铁矿尾矿泥轻质陶粒，透水混凝土的原材料和配合比也完全不同。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土及陶粒的制备方法，开发利用铁尾矿泥陶粒制备轻质透水混凝土，变废为宝，缓解环境污染，实现海绵城市建设目标。
为实现上述目的，本发明一种铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土，其特点是该轻质混凝土中的组成成分及单方用量配比(kg·m-3)如下：
轻骨料，700～880，所述的轻骨料采用铁尾矿污泥陶粒;
胶凝材料，280～480，所述的凝胶材料采用水泥;
火山灰反应掺合材料，50～100，所述的掺合材料采用硅灰;
改性材料，4.3～7.6，所述的改性材料采用丙烯酸树脂乳液;
颜料，14～21，所述的颜料采用水泥着色剂;
外加剂，4.5～8.0，所述的外加剂采用聚羧酸高效减水剂;
水，180～205。
作为本发明优选的技术方案，所述的铁尾矿污泥陶粒粒径为5mm～10mm，容重790kg·m-3，筒压强度达到5.6MPa，1h吸水率为14.4%。
作为本发明优选的技术方案，所述的铁尾矿污泥陶粒由铁尾矿泥作为塑性成分、城市污泥作为燃分和粉煤灰作为骨架的混合物经过常规的造粒、烧成，烧成成本只有普通陶粒的2/3左右的污泥陶粒产品，且该产品所使用原料中的固体废弃物采用率达到了100%。将铁矿周围的周边城市水处理剩余污泥、粉煤灰粗渣、尾矿泥等会导致环境二次污染的固废转化为目前海绵城市建设急需的人造轻集料产品，污泥陶粒可将城市污泥中的重金属离子完全固定住。
作为本发明优选的技术方案，所述的铁尾矿污泥陶粒原料的配合比范围为：铁尾矿泥20～30%，城市污泥25～50%，粉煤灰20～55%。
作为本发明优选的技术方案，所述的铁尾矿污泥陶粒原料的优选配合比为：铁尾矿泥25%，城市污泥40%，粉煤灰35%。
作为本发明优选的技术方案，所述的水泥采用硅酸盐水泥或普硅水泥。
作为本发明优选的技术方案，所述的水泥强度等级为52.5级或42.5级。
作为本发明优选的技术方案，所述的铁尾矿泥的颗粒公称直径在0.6mm以下，泥块含量≤1.0%，硫化物及硫酸盐含量≤0.5%，氯化物≤0.02%。
一种铁尾矿污泥陶粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将铁尾矿泥干燥粉磨，干燥温度为110℃，按照一定的比例和粉煤灰一起加入到湿态城市污泥中进行混合搅拌，搅拌时间为10min;
(2)将搅拌后的泥料在练泥机中练泥，并从练泥机的挤嘴中挤出、再被切割成φ8mm×8mm的小泥丁;
(3)小泥丁在成球盘中被滚圆成φ8mm左右的丸状坯体，即陶粒生料球;
(4)将陶粒生料球置于110℃的烘箱中烘干3h;
(5)在模拟回转窑烧成的工况条件下，在1040℃的最高烧结温度下进行烧结，分别完成陶粒生料球的预热、烧结和冷却过程，制备出轻质陶粒。
与现有技术相比，本发明的具有以下优点：
1)本发明利用铁尾矿泥陶粒制备透水混凝土，是一种生态环保型透水材料，从尾矿治理的角度来看不仅实现铁尾矿全量资源化利用、铁尾矿零排放目标而且减少了铁矿尾矿石本身对环境的破坏，变废为宝，实现资源二次利用和循环经济，具有显著的社会效益。
2)本发明利用铁尾矿泥、城市污泥和粉煤灰固废作为原料，可以大幅降低透水混凝土成本，加速透水混凝土在海绵城市建设中的推广应用，具有可观的经济效益和社会效益。
3)本发明透水混凝土是一种新型地面渗透性铺装材料，具有高透水性，耐磨防滑，生态环保，施工快捷的特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
铁尾矿污泥陶粒由铁尾矿泥作为塑性成分、城市污泥作为燃分和粉煤灰作为骨架的混合物经过常规的造粒、烧成，烧成成本只有普通陶粒的2/3左右的污泥陶粒产品，且该产品所使用原料中的固体废弃物采用率达到了100%。将铁矿周围的周边城市水处理剩余污泥、粉煤灰粗渣、尾矿泥等会导致环境二次污染的固废转化为目前海绵城市建设急需的人造轻集料产品，污泥陶粒可将城市污泥中的重金属离子完全固定住。
铁尾矿泥的颗粒公称直径在0.6mm以下，泥块含量≤1.0%，硫化物及硫酸盐含量≤0.5%，氯化物≤0.02%。
一种铁尾矿污泥陶粒的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将铁尾矿泥干燥粉磨，干燥温度为110℃，按照一定的比例和粉煤灰一起加入到湿态城市污泥中进行混合搅拌，搅拌时间为10min;
(2)将搅拌后的泥料在练泥机中练泥，并从练泥机的挤嘴中挤出、再被切割成φ8mm×8mm的小泥丁;
(3)小泥丁在成球盘中被滚圆成φ8mm左右的丸状坯体，即陶粒生料球;
(4)将陶粒生料球置于110℃的烘箱中烘干3h;
(5)在模拟回转窑烧成的工况条件下，在1040℃的最高烧结温度下进行烧结，分别完成陶粒生料球的预热、烧结和冷却过程，制备出轻质陶粒。
表1是铁尾矿污泥陶粒产品配合比试验的原料配合比，按照上述方法制备铁尾矿污泥陶粒。
表1陶粒产品的配合比(wt/%)
样品编号干污泥粉煤灰铁尾矿泥125552023050203354025440352554525306502030
实施例2
表2为铁尾矿污泥陶粒性能随城市污泥加入量变化的物理性能情况。
表2不同组成铁尾矿污泥陶粒产品的性能
样品编号干污泥含/(%,wt)堆积密/(kg·m-3)筒压强度/MPa1h吸水率/%1085010.07.121084011.810.03208208.110.54308007.310.05407905.614.46507605.220.8
从表中可以看出：随着城市污泥掺量增大，铁尾矿污泥陶粒样品的堆积密度逐渐降低，当城市污泥含量为50%时，铁尾矿污泥陶粒样品的堆积密度减至760kg·m-3;当铁尾矿污泥陶粒坯体中城市污泥含量40%、粉煤灰35%、集料尾泥为25%时，1040℃烧结后的铁尾矿污泥陶粒样品具有较为理想的轻集料性能，堆积密度为790kg·m-3，筒压强度为5.6MPa，1h吸水率为14.4%。
实施例3-6
表3列式了铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土配合比(kg·m-3)
表3铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土配合比(kg·m-3)
实施例7
表4列式了铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土各项性能试验数据
表4铁尾矿污泥陶粒轻质透水混凝土各项性能试验数据