阅读说明：本技术 一种高硅质脱硫铜尾矿微粉及其制备和在phc管桩生产中的应用 (High-siliceous desulfurized copper tailing micro powder, preparation thereof and application thereof in PHC pipe pile production ) 是由 鲁亚 刘松柏 漆江锋 曹志雄 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种脱硫铜尾矿微粉,其中SO<Sub>3</Sub>含量<1.5%、水含量<15%、二氧化硅含量≥65%、比表面积为450-550m<Sup>2</Sup>/kg、各粒径间重量比例为：10-75μm:5-10μm:2-5μm:＜2μm=20-35:20-30:15-25:15-25。本发明所述的脱硫铜尾矿微粉性能优异,具有高硅含量。本发明还提供所述脱硫铜尾矿微粉的制备方法和作为硅质原料在PHC管桩生产中的应用。本发明的脱硫铜尾矿微粉应用于PHC管桩生产时,能够高比例替代天然硅质原料,而且可以有效解决铜尾矿堆存产生环境、安全等问题,还能有效降低PHC管桩生产成本。(The invention provides a desulfurized copper tailing micro powder, wherein SO 3 Content (wt.)<1.5% water content<15 percent, the content of silicon dioxide is more than or equal to 65 percent, the specific surface area is 450-550m 2 Kg, weight ratio among particle diameters: 5-10 μm:2-5 μm < 2 μm =20-35:20-30:15-25: 15-25. The desulfurized copper tailing micro powder disclosed by the invention is excellent in performance and high in silicon content. The invention also provides a preparation method of the desulfurized copper tailing micro powder and application of the desulfurized copper tailing micro powder as a siliceous raw material in PHC tubular pile production. The desulfurized copper tailing micropowder can replace natural siliceous raw materials in a high proportion when being applied to PHC tubular pile production, and can effectively solve the problem of environment caused by copper tailing stockpiling and ensure safetyThe production cost of the PHC tubular pile can be effectively reduced.)

一种高硅质脱硫铜尾矿微粉及其制备和在PHC管桩生产中的 应用

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种高硅质脱硫铜尾矿微粉及其制备和在PHC管桩生产中的应用。

背景技术

高强度预应力混凝土管桩（称为“PHC管桩”）是近年来发展较快、应用较广泛的一种高强混凝土制品，具有混凝土强度等级高、承载力大、抗冲击性能及抗弯性能好、施工速度快等优点，广泛应用于工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、港口、码头、市政及大型设备基础工程。PHC管桩采用离心成型工艺，混凝土强度等级为C80，采用蒸压养护方式进行养护，蒸压养护为惰性掺合料的使用扩宽了应用前景，有利于成本的降低。因为惰性掺合料的活性在高温高压条件下得以充分的活化。尤其对石英之类的惰性物质，在常温下不可能与水泥中的Ca(OH)₂起反应，但在蒸压条件下，SiO₂能与Ca(OH)₂可起化学反应，生成强度很高的托勃莫来石。因此在PHC管桩生产的原材料中通常会大量用到硅砂粉等此类的硅质材料，硅砂粉一般通过砂质原料（一般为天然河砂、湖砂、山砂、机制砂等）进行粉磨后进行使用，生产成本较高且目前由于天然资源匮乏导致品质不太稳定。

国土资源经济研究院的统计数据表明：从1949年到2007年，我国铜尾矿累计排放量高达24亿吨，每年新增约3亿吨，目前铜尾矿的主要处置方式是尾矿浆排放后堆存在人工筑造的尾矿库内，长期的堆存将会污染生态环境、占用土地资源、制造安全隐患、造成资源浪费。铜尾矿是由铜矿石经破碎、粉磨、精选后所剩下的细粉料，SiO₂含量高，易磨性好。

发明内容

本发明的目的在于：利用废弃铜尾矿二氧化硅含量高、易磨性好等特性，将铜尾矿经脱硫、脱水工艺预处理后再经过烘干、粉磨、分选（级配调整）后，替代天然硅质原料应用于PHC管桩生产中，可以有效解决铜尾矿堆存产生环境、安全等问题，并且有效降低PHC管桩生产成本。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

首先，提供一种脱硫铜尾矿微粉，按重量百分比计，所述脱硫铜尾矿微粉中，SO₃含量<1.5%，水含量<15%，二氧化硅含量≥65%，比表面积为450-550m²/kg；所述脱硫铜尾矿微粉中各粒径间重量比例为：10-75μm : 5-10μm : 2-5μm : ＜2μm=20-35 : 20-30 : 15-25 :15-25。

本发明优选的方案中，按重量百分比计，所述的脱硫铜尾矿微粉中SO₃含量<0.85%。

本发明优选的方案中，按重量百分比计，所述的脱硫铜尾矿微粉中水含量<13%。

本发明优选的方案中，按重量百分比计，所述的脱硫铜尾矿微粉中二氧化硅含量≥68%。

本发明优选的方案中，所述的脱硫铜尾矿微粉比表面积为480-500m²/kg。

本发明优选的方案中，按重量百分比计，所述的脱硫铜尾矿微粉中的氯离子含量≤0.06%；更优选≤0.01%。

本发明优选的方案中，所述脱硫铜尾矿微粉中各粒径间重量比例为：10-75μm :5-10μm : 2-5μm : ＜2μm=30-33 : 20-22 : 21-25 : 24-25。

本发明优选的方案中，所述的脱硫铜尾矿微粉是按照以下方法制备得到的：将铜尾矿先浮选脱硫至SO₃含量低于1.5%，然后将脱硫后的铜尾矿经压滤或过滤脱水至含水量低于15%，将脱硫脱水后的铜尾矿通过立磨方式粉磨处理为比表面积为450-550m²/kg的铜尾矿微粉，最后调整级配使所述微粉中各粒径间重量比例达到：10-75μm : 5-10μm : 2-5μm : ＜2μm = 20-35 : 20-30 : 15-25 : 15-25。

在此基础上，本发明还提供制备所述脱硫铜尾矿微粉的方法，包括以下步骤：

1）将铜尾矿经浮选脱硫处理至SO₃含量低于1.5%，得到脱硫铜尾矿粉；

2）将1）所得脱硫铜尾矿粉经压滤或过滤脱水处理至含水量低于15%，得到脱硫脱水铜尾矿粉；

3）将2）所得脱硫脱水铜尾矿粉通过立磨方式粉磨至比表面积为450-550m²/kg，得到脱硫脱水的铜尾矿微粉；

4）调整级配使所述微粉中各粒径间重量比例达到：10-75μm : 5-10μm : 2-5μm : ＜2μm = 20-35 : 20-30 : 15-25 : 15-25。

此外，本发明还提供所述脱硫铜尾矿微粉在PHC管桩生产中的应用。

本发明所述的应用，是所述的脱硫铜尾矿微粉作为硅质原料用于PHC管桩生产。

基于所述的应用，本发明还提供一种用于生产PHC管桩的原料组合物，按重量份计，所述原料组合物的组分配比如下：

水泥：200-350

硅砂粉：0-60

本发明所述的脱硫铜尾矿微粉：60-150

硅灰或矿粉：0-15

砂：600-900

石：1000-1400

聚羧酸系减水剂：5-20

添加剂（增效剂、减胶剂等）：0-5。

本发明优选的方案中，所述的用于生产PHC管桩的原料组合物组分配比如下：

水泥：270-320

硅砂粉：30

本发明所述的脱硫铜尾矿微粉：90-130

硅灰或矿粉：5

砂：640-820

石：1160-1370

聚羧酸系减水剂：9-13

添加剂（增效剂、减胶剂等）：2.5-3.5。

以本发明所述原料组合物用于生产PHC管桩时，先将所述比例的原料组合物按照常规方法以0.20-0.35的水胶比（优选0.22-0.28的水胶比）拌合成浆体，然后经常规成型和蒸压养护，蒸压制度为压力1-1.2MPa，温度180-200℃，得到的PHC管桩力学性能、耐久性能、安全性（浸出毒性）均满足国家相关标准要求。

与现有技术相比，本发明利用废弃铜尾矿二氧化硅含量高、易磨性好等特性，将铜尾矿经脱硫、脱水烘干、粉磨、分选（级配调整）后，得到的脱硫铜尾矿微粉性能优异，具有高硅含量，不仅能够高比例替代天然硅质原料应用于PHC管桩生产中，而且可以有效解决铜尾矿堆存产生环境、安全等问题，还能有效降低PHC管桩生产成本。

具体实施方式

实施例1：

按照以下方法制备高硅质脱硫铜尾矿微粉：

将矿区一的铜尾矿通过浮选脱硫方式，使SO₃含量降低到0.8%；再通过压滤方式脱水，使其含水量降低到13%；最后通过立磨方式对脱硫的铜尾矿进行粉磨并分选，形成铜尾矿微粉产品A。

本实施例铜尾矿微粉A的性能为：二氧化硅含量为68%，氯离子含量为0.01%，比表面积为500m²/kg，通过级配调整，粒径分布（以质量份计）为10-75μm：33份，5-10μm：22份，2-5μm：21份，＜2μm：24份，放射性、安定性、浸出毒性均符合国家相关标准要求。

实施例2：

按照以下方法制备高硅质脱硫铜尾矿微粉：

将矿区一的铜尾矿通过浮选脱硫方式，使SO₃含量降低到0.85%；再通过陶瓷过滤机过滤方式脱水，使其含水量降低到12%；最后通过立磨方式对脱硫的铜尾矿进行粉磨并分选，形成铜尾矿微粉产品B。

本实施例铜尾矿微粉B的性能为：二氧化硅含量为75%，氯离子含量为0.01%，比表面积为480m²/kg，通过级配调整，粒径分布（以质量份计）为10-75μm：30份，5-10μm：20份，2-5μm：25份，＜2μm：25份，放射性、安定性、浸出毒性均符合国家相关标准要求。

实施例3：

将实施例1制备的铜尾矿微粉A作为硅质原料部分替代硅砂粉，按照不同的配合比应用于PHC管桩的生产中，各配合比及性能测试结果如下表1：

表1

实施例4：

将实施例2制备的铜尾矿微粉B作为硅质原料部分替代硅砂粉，按照不同的配合比应用于PHC管桩的生产中，各配合比及性能测试结果如下表2：

表2

由实施例3和实施例4的性能测试结果可知，本发明的脱硫铜尾矿微粉用于PHC管桩的生产时，作为硅质原料至少可以替代75%的硅砂粉，而且替代后拌合的浆体比相同水胶比的替代前的浆体更饱满，保水性更好，进一步经成型、蒸压得到的PHC管桩性能可以达到甚至优于替代前的PHC管桩产品。由此可见，本发明的脱硫铜尾矿微粉在PHC管桩生产中具有很高的工业应用价值，可以有效解决现有天然硅质原料紧缺及性能不稳定等问题，对于降低PHC管桩生产成本和解决铜尾矿堆存问题都有重要意义。