一种尾矿制备的建筑材料的制作方法

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种尾矿制备的建筑材料。

背景技术：

2.尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。随着金属尤其是钢铁产业的飞速发展，尾矿的数量正日益迅猛增长，铁尾矿的大量堆积不仅极大地浪费了有限的土地资源，增加了维护尾矿库所带来的成本压力，并造成了环境污染，同时对当地的生态环境带来非常严重的危害。
3.由于尾矿的活性低，目前现有技术中处理尾矿的方式均存在利用率低，处理成本高等问题。因此，积极开展尾矿的大宗有效综合利用工作已迫在眉睫。

技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明中将尾矿制备成建筑材料，这可以大规模消纳尾矿废弃物，有可观的经济和环境效益。本发明采用如下技术方案。
5.一种尾矿制备的建筑材料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-80份、工业废渣20-55、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。
6.进一步的，建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-80份、工业废渣20-55份、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。
7.进一步的，建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-60份、工业废渣20-50份、石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。
8.进一步的，尾矿为铜尾矿或铁尾矿。
9.进一步的，铁尾矿化学组成的质量百分比如下：sio264.66％、cao 5.51％、mgo 4.75％、al2o39.59％、fe2o311.38％、so30.24％、其他3.87％。
10.进一步的，铜尾矿的质量百分比为sio238.42％、al2o36.01％、fe2o316.27％、cao 32.72％、mgo 4.10％、其他2.48％。
11.本发明提供了一种利用铁尾矿制备的建筑材料为掺合料和胶凝材料的技术方案。
12.一种铁尾矿制备的建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：铁尾矿50-80份、工业废渣20-50份、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；
13.掺合料采用如下方法制备：
14.(1)将铁尾矿、工业废渣分别烘干至恒重，备用；
15.(2)将烘干后的铁尾矿加入活化剂并送入球磨机进行球磨；将烘干后的工业废渣送入球磨机进行球磨；
16.(3)将活化并球磨后的铁尾矿、球磨后的工业废渣、早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。
17.进一步的，步骤(2)中将烘干后的铁尾矿加入活化剂球磨至比表面积为400～600m2/kg。将铁尾矿细磨后用作掺合料可增加水泥和混凝土中超细粉的含量，发挥其微集
料填充作用，从而改善混凝土的孔结构。
18.进一步的，步骤(2)中将工业废渣球磨至比表面积为400～600m2/kg。将工业废渣细磨用作掺合料可增加水泥和混凝土的后期强度。
19.进一步的，工业废渣为矿粉，矿粉具有自身水化硬化特点，能在加水搅拌后自行水化硬化并具有强度，其次，铁尾矿和矿粉进行复合，相互协同作用下激发水化浆体的反应活性。
20.进一步的，活化剂是na2sio3·
9h2o、naoh、na2so4和caso4·
2h2o中的一种或多种。
21.进一步的，早强剂是硫酸盐类、硝酸盐类、亚硝酸盐类以及硅酸盐类中的一种或多种。
22.进一步的，减水剂是木质素磺酸盐类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高效减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类中一种或多种。
23.本发明对铁尾矿进行活化的方法为利用机械力的机械激发和活化剂的化学活化同时进行。机械力活化效应是通过铁尾矿粉细度的提高来使其活性提高；活化剂的加入一方面可以减弱颗粒间的团聚效应，使si-o键断裂的数目继续增加，晶体的无定型程度加深，晶格能提高，另一方面，使颗粒的粒度继续减小，产生大量新的表面，表面能提高；两者相互作用，提高了铁尾矿单位体积单位表面积的能量，致使铁尾矿的反应活性提高。本发明的铁尾矿采用掺入一定比例活化剂同时进行机械力活化的耦合活化技术，使得铁尾矿颗粒细化程度变大，铁尾矿粉颗粒新断层离子极化变形以及重排使粉体颗粒晶格畸变，从而提高了其反应活性，使其砂浆抗折强度比及活性指数相对较高。
24.本发明在掺合料的制备过程中采用活化剂激发和机械力激发相结合的耦合活化技术，使铁尾矿的潜在活性得到最大程度的释放，从而大大提高了掺合料中铁尾矿的利用率；本发明的制备方法中采用先单独球磨铁尾矿和工业废渣再混合搅拌所有原料的方式制备掺合料，有利于各组成物料细度的控制；将铁尾矿细磨用作掺合料可增加水泥和混凝土中超细粉的含量，发挥其微集料填充作用，从而改善混凝土的孔结构；将工业废渣细磨用作掺合料可增加水泥和混凝土的后期强度。
25.一种铁尾矿制备的建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：铁尾矿30-60份、工业废渣20-50份、脱硫石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；
26.胶凝材料采用如下方法制备：
27.(1)将铁尾矿、工业废渣分别烘干，备用；
28.(2)将烘干后的铁尾矿砂加入活化剂并送入球磨机进行球磨；将烘干后的工业废渣送入球磨机进行球磨；
29.(3)将活化并球磨后的铁尾矿、球磨后的工业废渣与脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到胶凝材料。
30.进一步的，步骤(2)中将烘干后的铁尾矿加入活化剂并送入球磨机球磨至比表面积为400～600m2/kg。将铁尾矿磨细可发挥其微集料填充作用，从而改善胶凝材料的孔结构。
31.进一步的，步骤(2)中将工业废渣送至球磨机球磨至比表面积为400～600m2/kg。将工业废渣磨细可增加胶凝材料的后期强度。
32.步骤(3)中在铁尾矿中掺入活化剂同时进行球磨，通过活化剂的化学活化与机械力活化相结合的耦合活化技术，能使铁尾矿的潜在活性得到最大程度的释放，从而可获得反应活性效果更佳的铁尾矿粉体材料。这是由于铁尾矿在掺入活化剂再进行研磨后，其颗粒细化程度变大，使铁尾矿粉颗粒新断层离子极化变形以及重排并使粉体颗粒晶格畸变，从而提高了其反应活性。
33.本发明采用先单独球磨再混合搅拌的方式制备铁尾矿基掺合料，有利于各组成物料细度的控制。
34.进一步的，工业废渣为矿粉，矿粉具有自身水化硬化特点，能在加水搅拌后自行水化硬化并具有强度，其次，铁尾矿和矿粉进行复合，相互协同作用下激发水化浆体的反应活性。
35.进一步的，活化剂是na2sio3·
9h2o、naoh、na2so4和caso4·
2h2o中的一种或多种。
36.进一步的，早强剂是硫酸盐类、硝酸盐类、亚硝酸盐类以及硅酸盐类中的一种或多种。
37.进一步的，减水剂是木质素磺酸盐类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高效减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类中的一种或多种。
38.本发明制备的铁尾矿基胶凝材料的强度较高，强度可达到市售标号为42.5的硅酸盐水泥的标准；本发明采用掺入一定比例活化剂同时进行机械研磨的活化方式，能使铁尾矿的潜在活性得到最大程度的释放，从而可获得反应活性效果更佳的铁尾矿粉体材料，为其能制备强度较高的胶凝材料提供了可能。
39.本发明还提供了一种铜尾矿制备的建筑材料为掺合料和胶凝材料的技术方案。
40.本发明提供的一种铜尾矿制备的建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：铜尾矿30-45份、工业废渣40-55、脱硫石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；
41.掺合料采用如下方法制备：
42.(1)铜尾矿和脱硫石膏分别烘干，备用；
43.(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化后送入球磨机进行球磨；
44.(3)将活化并球磨后的铜尾矿、工业废渣、脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。
45.进一步的，步骤(1)中将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，分别烘干至水分≤2％。
46.进一步的，步骤(2)中陈化时间为24-48h，陈化是将铜尾矿化学激发，化学激发即添加一种或多种激发剂对铜尾矿进行活性激发。陈化的主要作用是将物料混合均匀，均化水分，并进行离子交换，使一些硅酸盐矿物与水分接触水解成胶结物质，从而提高原料的塑性，还可以发生一些氧化还原反应利于无生物繁殖，使原料松软均匀，进一步增加塑性，提高流动性和粘结性。一种或多种激发剂对铜尾矿进行陈化，将铜尾矿中聚合度较高的硅酸盐网络解聚，溶出硅、铝等离子团，激发铜尾矿内部火山灰活性，大大提高铜尾矿的活性，使其具有较好的水化活性，并提供一定晶核作用和碱性，促进浆体水化产物的结晶和再结晶，从而增强浆体早期抗折抗压强度，并对后期力学性能有一定增长作用。
47.进一步的，步骤(2)中烘干的铜尾矿加入活化剂陈化后送入球磨机进行球磨至比表面积为500-600m2/kg，料球比为1:3-1:6，球磨时间为3-18h。铜尾矿通过机械球磨，增加比表面积，破坏铜尾矿表面致密层，增加其表面的反应活性。球磨是将铜尾矿物理激发。球磨包括操作简单、无溶剂、反应快和耗能低的特点。铜尾矿放入球磨机内进行球磨，减小铜尾矿的颗粒尺寸，增加比表面积，破坏铜尾矿表面致密层，增加其表面的反应活性，并改变铜尾矿的矿物晶体结构，降低其结晶度，从而提高了其火山灰活性。
48.进一步的，工业废渣为矿粉，矿粉具有自身水化硬化特点，能在加水搅拌后自行水化硬化并具有强度，其次，铜尾矿和矿粉进行复合，相互协同作用下激发水化浆体的反应活性。
49.进一步的，早强剂是硫酸盐、硫酸复盐、氯化钙、铝酸盐中的一种或多种；早强剂能够提高砂浆强度而对后期强度无显著影响，加速水化速度，缩短凝胶时间。
50.进一步的，活化剂是苛性碱、氢氧化钙、水玻璃、水泥熟料中的一种或多种。活化剂对矿渣的水化起催化作用，使矿渣的水化反应速度加快。
51.进一步的，减水剂可以是木质素磺酸盐类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类等一种或多种。
52.本发明制备的铜尾矿掺合料，采用铜尾矿和矿粉进行复合，相互协同作用下激发水化浆体的反应活性，从而得到更好的力学性能。本发明采用物理激发与化学激发相结合，促进铜尾矿内部火山灰活性激发，获得良好的水化活性，力学性能得到较大的提高。本发明制备的铜尾矿掺合料大量地利用了铜尾矿，既实现了铜尾矿的利用，还能解决大量铜尾矿占用土地的问题，减少了对环境的污染，同时固体废弃物的资源化利用具有良好经济效益。
53.本发明提供的一种铜尾矿制备的建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：铜尾矿40-50份、工业废渣40-50份、钢渣5-10份、石膏5-10份、早强剂0-5份、活化剂1-5份、减水剂0.2-2份；工业废渣为矿粉；
54.胶凝材料采用如下方法制备：
55.(1)将铜尾矿和石膏分别烘干，备用；
56.(2)将烘干的铜尾矿加入活化剂陈化，将陈化后的铜尾矿进行机械球磨；
57.(3)将活化并球磨后的铜尾矿、矿粉、钢渣、脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。
58.进一步的，步骤(1)中将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，分别烘干至水分≤2％。
59.进一步的，步骤(2)中加入碱性激发剂并陈化，陈化时间24-48h，陈化是将铜尾矿化学激发。通过化学激发将铜尾矿中聚合度较高的硅酸盐网络解聚，溶出硅、铝等离子团，激发铜尾矿内部火山灰活性，大大提高铜尾矿的活性，使其具有较好的水化活性，并提供一定晶核作用和碱性，促进浆体水化产物的结晶和再结晶，从而增强浆体早期抗折抗压强度，并对后期力学性能有一定增长作用。
60.进一步的，步骤(2)中将陈化后的铜尾矿进行机械球磨至比表面积为500-600m2/kg，料球比为1:3-1:6，球磨时间为3-18h。机械球磨是将铜尾矿物理激发，通过机械球磨减小铜尾矿的颗粒尺寸，增加比表面积，破坏铜尾矿表面致密层，增加其表面的反应活性，并
改变铜尾矿的矿物晶体结构，降低其结晶度，从而提高了其火山灰活性。
61.进一步的，工业废渣为矿粉，矿粉具有自身水化硬化特点，能在加水搅拌后自行水化硬化并具有强度，其次，铜尾矿和矿粉进行复合，相互协同作用下激发水化浆体的反应活性。
62.进一步的，早强剂是硫酸盐、硫酸复盐、氯化钙、铝酸盐中的一种或多种；早强剂能够提高砂浆强度而对后期强度无显著影响，加速水化速度，缩短凝胶时间。
63.进一步的，活化剂是苛性碱、氢氧化钙、水玻璃、水泥熟料中的一种或多种。活化剂对矿渣的水化起催化作用，使矿渣的水化反应速度加快。
64.减水剂是木质素磺酸盐类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类中的一种或多种。减水剂的作用是保持工作性不变的情况下减少用水量，提高混凝土强度；或在保持混凝土强度不变时减少水泥用量，节约水泥，降低成本。
65.本发明采用物理激发与化学激发相结合，促进铜尾矿内部火山灰活性激发，使其具有一定的火山灰胶凝性，获得良好的水化活性，力学性能得到较大的提高。本发明制备的铜尾矿胶凝材料大量地利用了工业尾矿，既实现了工业尾矿的利用，还能解决大量工业尾矿占用土地的问题，减少了对环境的污染，也对固体废弃物的资源化利用和环境保护起到良好的社会效益和经济效益。
66.与现有技术相比，本发明达到如下有益效果。
67.本发明提供的尾矿制备的建筑材料采用尾矿为主要原料，尾矿的利用率高，能够缓解铁尾矿大量堆积造成的环境污染、土地浪费等问题且成本较低。
具体实施方式
68.下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
69.实施例1
70.(1)称取铁尾矿270g、矿粉180g、na2sio3·
9h2o 2.25g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
71.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
72.(3)将烘干后的铁尾矿加入na2sio3·
9h2o并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
73.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
74.(5)将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到掺合料。
75.实施例2
76.(1)称取铁尾矿360g、矿粉90g、naoh 22.5g、硝酸盐13.5g、萘系高效减水剂9g；
77.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
78.(3)将烘干后的铁尾矿加入naoh并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为
400-600m2/kg；
79.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
80.(5)将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硝酸盐和萘系高效减水剂混合均匀，得到掺合料。
81.实施例3
82.(1)称取铁尾矿292.5g、矿粉157.5g、na2so413.5 g、亚硝酸盐9g、三聚氰胺系高效减水剂2.25g；
83.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
84.(3)将烘干后的铁尾矿加入na2so4并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
85.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
86.(5)将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、亚硝酸盐和三聚氰胺系高效减水剂混合均匀，得到掺合料。
87.对比例1
88.(1)称取铁尾矿270g、矿粉180g、na2sio3·
9h2o 2.25g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
89.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
90.(3)将烘干后的铁尾矿送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg后，再加入na2sio3·
9h2o活化；
91.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
92.(5)将步骤(3)中先球磨后活化后得到混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到掺合料。
93.对比例2
94.(1)称取铁尾矿270g、矿粉180g、na2sio3·
9h2o 2.25g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
95.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
96.(3)向烘干后的铁尾矿中加入na2sio3·
9h2o活化后，再送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
97.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
98.(5)将步骤(3)中活化后球磨得到的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到掺合料。
99.对比例3
100.(1)称取铁尾矿360g、矿粉90g、naoh 22.5g、硝酸盐13.5g、萘系高效减水剂9g；
101.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
102.(3)将烘干后的铁尾矿送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg后，再加入naoh活化；
103.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
104.(5)将步骤(3)中先球磨后活化后得到混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硝酸盐和萘系高效减水剂混合均匀，得到掺合料。
105.对比例4
106.1)称取铁尾矿360g、矿粉90g、naoh 22.5g、硝酸盐13.5g、萘系高效减水剂9g；
107.(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至恒重，备用；
108.(3)向烘干后的铁尾矿中加入naoh活化后，再送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
109.(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
110.(5)将步骤(3)中活化后球磨得到的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、硝酸盐和萘系高效减水剂混合均匀，得到掺合料。
111.将实施例1-3和对比例1-4中制备的掺合料按50％比例等质量代替市售标号为42.5的硅酸盐水泥按照gbt 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件，水泥均为42.5的硅酸盐水泥。为了对比说明，对比例5中全部采用市售标号为42.5的硅酸盐水泥按照gbt 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件。将成型后的试件标准养护1d后脱模，将做好标记的试件立即水平放在20
±
1℃水中养护，待养护至3d后，测试3d的抗折强度和抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d的抗折强度和抗压强度。所得试样参照gb/t 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》进行检测，其活性指数指的是铁尾矿所制备掺合料替代50％水泥的标准砂浆强度与基准砂浆强度的比值。测试结果如表1所示。
112.表1铁尾矿基掺合料的性能测试结果
[0113][0114][0115]
实施例1-3中所制备的掺合料其强度高于对比例5中市售标号为42.5硅酸盐类水泥的强度，28天的抗压强度可以达到50mpa以上。对比例1和对比例3为将铁尾矿先机械活化再化学活化制备的掺合料。对比例2和对比例4为将铁尾矿先化学活化再机械活化制备的掺
合料。由测试结果可知对比例1-4所制备的掺合料的抗折强度和抗压强度均较低。本发明采用掺入一定比例活化剂同时进行机械力活化的耦合活化技术，两者相互作用，提高了铁尾矿单位体积单位表面积的能力，致使尾矿的反应活性提高，以及提高尾矿粉在浆体中的填充作用，使试块更加密实，从而对胶砂强度起到一定积极作用，提高了胶砂试件抗折强度以及抗压强度。
[0116]
实施例4
[0117]
(1)称取铁尾矿135g、矿粉270g、脱硫石膏45g、na2sio3·
9h2o 4.5g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
[0118]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0119]
(3)将烘干后的铁尾矿加入na2sio3·
9h2o并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
[0120]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0121]
(5)将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到胶凝材料。
[0122]
实施例5
[0123]
(1)称取铁尾矿180g、矿粉225g、脱硫石膏36g、naoh 18g、硝酸盐22.5g、萘系高效减水剂4.5g；
[0124]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0125]
(3)将烘干后的铁尾矿加入naoh并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
[0126]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0127]
(5)将将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、硝酸盐和萘系高效减水剂混合均匀，得到胶凝材料。
[0128]
实施例6
[0129]
(1)称取铁尾矿225g、矿粉180g、脱硫石膏22.5g、na2so413.5 g、亚硝酸盐13.5g、三聚氰胺系高效减水剂9g；
[0130]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0131]
(3)将烘干后的铁尾矿加入na2so4并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
[0132]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0133]
(5)将将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、亚硝酸盐和三聚氰胺系高效减水剂混合均匀，得到胶凝材料。
[0134]
实施例7
[0135]
(1)称取铁尾矿270g、矿粉135g、脱硫石膏31.5g、caso4·
2h2o 22.5g、硅酸盐4.5g、氨基磺酸盐系高效减水剂2.25g；
[0136]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0137]
(3)将烘干后的铁尾矿加入caso4·
2h2o并送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
[0138]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0139]
(5)将将步骤(3)中球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、硅酸盐和氨基磺酸盐系高效减水剂混合均匀，得到胶凝材料。
[0140]
对比例6
[0141]
在实施例4的基础上设置对比例6，对比例6与实施例4的区别技术特征为不加入活化剂，其余的技术特征对实施例4相同。
[0142]
对比例7
[0143]
(1)称取铁尾矿135g、矿粉270g、脱硫石膏45g、na2sio3·
9h2o 4.5g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
[0144]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0145]
(3)将烘干后的铁尾矿送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg后，再加入na2sio3·
9h2o进行活化；
[0146]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0147]
(5)将将步骤(3)中先球磨后活化的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到胶凝材料。
[0148]
对比例8
[0149]
(1)称取铁尾矿135g、矿粉270g、脱硫石膏45g、na2sio3·
9h2o 4.5g、硫酸盐9g、木质素磺酸盐2.25g；
[0150]
(2)将铁尾矿、矿粉分别放置于100℃的鼓风干燥箱中，烘干至水分≤1％，备用；
[0151]
(3)向烘干后的铁尾矿中加入na2sio3·
9h2o活化后，再送入球磨机进行球磨至混合物的比表面积为400-600m2/kg；
[0152]
(4)将烘干后的矿粉送入球磨机球磨至比表面积为400-600m2/kg；
[0153]
(5)将步骤(3)中先活化后球磨后的混合物、步骤(4)中球磨后的矿粉、脱硫石膏、硫酸盐和木质素磺酸盐混合均匀，得到胶凝材料。
[0154]
对比例9
[0155]
对比例9采用市售标号为42.5的硅酸盐水泥制备胶凝材料。
[0156]
将实施例4-7以及对比例6-9制备好的胶凝材料按照gbt 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件，砂浆试件的配方如表2所示。将成型后的试件标准养护1d后脱模，将做好标记的试件立即水平放在20
±
1℃水中养护，待养护至3d后，测试3d的抗折强度和抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d的抗折强度和抗压强度。测试结果如表3所示。
[0157]
表2铁尾矿制备胶凝材料的砂浆试件的配方
[0158]
[0159][0160]
表3铁尾矿制备胶凝材料砂浆试件的性能测试结果
[0161][0162]
由表2和表3数据可知，本发明实施例中制备的胶凝材料的砂浆试件的抗压强度和抗折强度与对比例9市售标号为42.5的水泥相差不大，28天抗压强度可以达到44mpa以上。对比例6为未加入活化剂所制备的胶凝材料，对比例7为铁尾矿先机械活化再化学活化制备的胶凝材料，对比例8为将铁尾矿先化学活化再机械活化制备的胶凝材料。由测试数据可知对比例6-8中制备的胶凝材料在水化28天时砂浆试件的抗压强度小于30mpa。可见采用本发明的技术方案通过对铁尾矿共同进行机械激发与化学激发，使制备的胶凝材料可以满足使用要求，且降低了胶凝材料的制备成本。
[0163]
实施例8
[0164]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为50g，脱硫石膏为7g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为1g。
[0165]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0166]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，
烘干至水分≤2％，备用；
[0167]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0168]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:4，球磨时间为10h,磨至500-600m2/kg；
[0169]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0170]
实施例9
[0171]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为45g，矿粉为45g，脱硫石膏为7g，硫酸钠为2g，水玻璃为1g。
[0172]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0173]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0174]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化24h；
[0175]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:3，球磨时间为4h,磨至比表面积为500-600m2/kg；
[0176]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0177]
实施例10
[0178]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为35g，矿粉为55g，脱硫石膏为7g，铝酸钠为2g，水泥熟料为1g。
[0179]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0180]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0181]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化30h；
[0182]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:5，球磨时间为6h,磨至500-600m2/kg；
[0183]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0184]
实施例11
[0185]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为30g，矿粉为40g，脱硫石膏为7g，硫酸铝为2g，氢氧化钾为1g。
[0186]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0187]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0188]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化40h；
[0189]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:6，球磨时间为14h,磨至500-600m2/kg；
[0190]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0191]
对比例10
[0192]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为50g，脱硫石膏为7g，硫酸钠为2g。
[0193]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0194]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0195]
(2)将铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:4，球磨时间为10h，磨至500-600m2/kg；
[0196]
(3)将机械球磨得到的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0197]
对比例11
[0198]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为50g，脱硫石膏为7g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为1g。
[0199]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0200]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0201]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0202]
(3)将陈化后的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0203]
对比例12
[0204]
一种铜尾矿掺和料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为50g，脱硫石膏为7g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为1g。
[0205]
本实施例中铜尾矿掺和料的制备方法包括以下步骤：
[0206]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，脱硫石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0207]
(2)将烘干的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:4，球磨时间为10h，磨至500-600m2/kg；
[0208]
(3)球磨得到的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0209]
(4)将陈化后的物料按铜尾矿掺和料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿掺和料。
[0210]
将实施例8-11和对比例10-12制备好的混凝土掺合料按50％比例等质量替代水泥，按照gb/t 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件，水泥均为42.5的硅酸盐水泥。为了对比说明，对比例13中全部采用市售标号为42.5的硅酸盐水泥按照gbt 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件。将成型后的试件标准养护1d后脱模，将做好标记的试件立即水平放在20
±
1℃水中养护，待养护至3d后，测试3d的抗折强度和抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d的抗折强度和抗压强度。所得试样参照gb/t 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》进行检测，其活性指数为铜尾矿掺合料代替50％水泥的标准砂浆强度与基准砂浆强度的比值。测试结果如表4所示。
[0211]
表4铜尾矿基掺合料的性能测试结果
[0212]
[0213][0214]
本发明实施例8-11制成成型砂浆试件，原料铜尾矿经过化学激发和物理激发后，具有较好的火山灰活性，与矿粉复合后两者具有协同激发作用，硬化浆体具有一定的早强、抗折强度和抗压强度提高及较好的28d活性，同时提高水泥的韧性。
[0215]
同时，实施例8和对比例10-13选用相同的原料，而制备过程中激发方式不同进行对比。对比例10仅物理激发，对比例11仅化学激发，对比例12先物理激发后化学激发，与实施例8制得的铜尾矿掺和料相比，对比例10-12流动度下降，3d和28d抗折和抗压强度相对较弱，3d和28d抗折和抗压活性较差。选用一组纯水泥作为对比例13，结果显示，铜尾矿掺和料较水泥而言，抗折强度和抗压强度稍强，使得铜尾矿可作为混凝土掺合料使用。
[0216]
实施例12
[0217]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为45g，钢渣为5g，石膏为5g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为2.5g，木质素磺酸钙为0.5g。
[0218]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0219]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0220]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化24h；
[0221]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:3，球磨时间为8h；磨至500-600m2/kg；
[0222]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0223]
实施例13
[0224]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为45g，矿粉为40g，钢渣为5g，石膏为5g，氯化钙为1.5g，氢氧化钠为2.5g，萘系高效减水剂为1g。
[0225]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0226]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干
至水分≤2％，备用；
[0227]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化44h；
[0228]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:5，球磨时间为18h；磨至500-600m2/kg；
[0229]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0230]
实施例14
[0231]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为40g，石膏为5g，钢渣为10g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为2.5g，聚羧酸盐系高效减水剂0.5g。
[0232]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0233]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0234]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0235]
(3)将陈化后的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:4，球磨时间为12h；磨至500-600m2/kg；
[0236]
(4)将机械球磨得到的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0237]
对比例14
[0238]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为40g，石膏为5g，钢渣为10g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为2.5g，聚羧酸盐系高效减水剂0.5g。
[0239]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0240]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0241]
(2)将铜尾矿放入球磨机中机械球，料球比为1:4，球磨时间为12h；磨至500-600m2/kg；
[0242]
(3)将机械球磨得到的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0243]
对比例15
[0244]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为40g，石膏为5g，钢渣为10g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为2.5g，聚羧酸盐系高效减水剂0.5g。
[0245]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0246]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0247]
(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0248]
(3)将陈化后的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0249]
对比例16
[0250]
一种铜尾矿胶凝材料，所用原料及组分为：铜尾矿为40g，矿粉为40g，石膏为5g，钢渣为10g，硫酸钠为2g，氢氧化钙为2.5g，聚羧酸盐系高效减水剂为0.5g。
[0251]
本实施例中铜尾矿胶凝材料制备方法包括以下步骤：
[0252]
(1)将铜尾矿放置于100
±
5℃的鼓风干燥箱中，石膏放置于50℃鼓风干燥箱，烘干至水分≤2％，备用；
[0253]
(2)将烘干的铜尾矿进行机械球磨，料球比为1:4，球磨时间为12h；磨至500-600m2/kg；
[0254]
(3)球磨得到的铜尾矿加入活化剂陈化36h；
[0255]
(4)将陈化后得到的物料按铜尾矿胶凝材料配方要求进行配制，即可得到铜尾矿胶凝材料。
[0256]
将实施例12-14和对比例14-16制备好的铜尾矿胶凝材料按照gb/t 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件，水泥均为42.5的硅酸盐水泥。对比例17中全部采用市售标号为42.5的硅酸盐水泥按照gbt 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件。将成型后的试件标准养护1d后脱模，将做好标记的试件立即水平放在20
±
1℃水中养护，待养护至3d后，测试3d的抗折强度和抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d的抗折强度和抗压强度。所得试样参照gb/t 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》进行检测，其活性指数指的是铁尾矿所制备掺合料替代50％水泥的标准砂浆强度与基准砂浆强度的比值。测试结果如表5和表6所示。
[0257]
表5铜尾矿胶凝材料砂浆试件的配方
[0258][0259]
表6铜尾矿胶凝材料砂浆试件的性能测试结果
[0260]
[0261][0262]
本发明实施例12-14制成成型砂浆试件，原料铜尾矿经过物理激发和化学激发后，能够较大的提高铜尾矿的火山灰活性，使其具有一定的胶凝性，制备成胶凝材料时，其抗折和抗压强度相对较强。
[0263]
同时，实施例12和对比例14-16选用相同的原料，而制备过程中激发方式不同进行对比。对比例14仅物理激发，对比例15仅化学激发，对比例16先物理激发后化学激发，与实施例12制得的铜尾矿胶凝材料相比，对比例14-16流动度下降，3d和28d抗折和抗压强度相对较弱。选用一组纯水泥作为对比例4，结果显示，实施例抗折和抗压强度强于纯水泥抗折和抗压强度。
[0264]
使用物理激发和化学激发的铜尾矿制备的铜尾矿胶凝材料均达到42.5等级，单一激发方式或激发顺序不同的铜尾矿制备的铜尾矿胶凝材料，强度较低，仅达到32.5等级。
[0265]
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

技术特征：

1.一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：尾矿30-80份、工业废渣20-55、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。2.根据权利要求1所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-80份、工业废渣20-55份、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。3.根据权利要求1所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-60份、工业废渣20-50份、石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。4.根据权利要求1所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述尾矿为铜尾矿或铁尾矿。5.根据权利要求4所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：铁尾矿50-80份、工业废渣20-50份、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；所述掺合料采用如下方法制备：(1)将铁尾矿、工业废渣分别烘干至恒重，备用；(2)将烘干后的铁尾矿加入活化剂并送入球磨机进行球磨；将烘干后的工业废渣送入球磨机进行球磨；(3)将活化并球磨后的铁尾矿、球磨后的工业废渣与早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。6.根据权利要求4所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：铁尾矿30-60份、工业废渣20-50份、脱硫石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；所述胶凝材料采用如下方法制备：(1)将所述铁尾矿、所述工业废渣分别烘干，备用；(2)将烘干后的所述铁尾矿砂加入所述活化剂并送入球磨机进行球磨；将烘干后的所述工业废渣送入球磨机进行球磨；(3)将活化并球磨后的铁尾矿、球磨后的工业废渣与脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到胶凝材料。7.根据权利要求4所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为掺合料，包括如下质量份数的原料：铜尾矿30-45份、工业废渣40-55、脱硫石膏5-10份、活化剂1-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份；所述掺合料采用如下方法制备：(1)铜尾矿和脱硫石膏分别烘干，备用；(2)烘干的铜尾矿加入活化剂陈化后，将陈化后的铜尾矿送入球磨机进行球磨；(3)将活化并球磨后的铜尾矿、工业废渣、脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。8.根据权利要求4所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为胶凝材料，包括如下质量份数的原料：铜尾矿40-50份、工业废渣40-50份、钢渣5-10份、石膏5-10份、早强剂0-5份、活化剂1-5份、减水剂0.2-2份；工业废渣为矿粉所述胶凝材料采用如下方法制备：
(1)将铜尾矿和石膏分别烘干，备用；(2)将烘干的铜尾矿加入活化剂陈化，将陈化后的铜尾矿进行机械球磨；(3)将活化并球磨后的铜尾矿、矿粉、钢渣、脱硫石膏、早强剂和减水剂混合均匀，得到掺合料。9.根据权利要求5或6所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述活化剂为na2sio3·
9h2o、naoh、na2so4和caso4·
2h2o中的一种或多种。10.根据权利要求7或8所述的一种尾矿制备的建筑材料，其特征在于，所述活化剂为苛性碱、氢氧化钙、水玻璃、水泥熟料中的一种或多种。

技术总结

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种尾矿制备的建筑材料。一种尾矿制备的建筑材料，包括如下质量份数的原料：尾矿30-80份、工业废渣20-55、活化剂0.5-5份、早强剂0-5份、减水剂0-2份。本发明提供的尾矿制备的胶凝材料采用尾矿为主要原料，尾矿的利用率高，能够缓解铁尾矿大量堆积造成的环境污染、土地浪费等问题且成本较低。问题且成本较低。