1.本发明属于环保型加气混凝土砌块技术领域，具体地，涉及一种铜矿渣混凝土砌块及其制备方法。
背景技术：2.铜尾矿是金属铜提取过程中产生的有色金属尾矿，主要化学成分为sio2、cao、al2o3以及少量mgo、feo、na2o等，矿物相组成主要为石英、云母、长石等硅酸盐矿物，同时其中还伴生有砷化物和硫化物等有毒物质，需要进行脱毒处理才能二次利用，现有技术中通常将其作为填料添加在低品质混凝土中，加入量一般不超过12％，过多加入对混凝土的强度有明显影响。
3.蒸压加气混凝土砌块是以粉煤灰、石灰、水泥、石膏、矿渣等为主要原料，加入适量发气剂，经过高压蒸养形成气孔，从而具有轻质、保温的作用，由于蒸压发气不受控制，在砌块中易形成狭长甚至贯穿的气孔，气孔的形态严重影响砌块的力学性能，由于砌块中有大量气孔，其本身的抗渗性能较差，加之力学性能不高，当出现裂纹形成水通道，加剧渗透，大大限制了加气混凝土砌块的应用。
技术实现要素：4.为了解决背景技术提到的技术问题，本发明提供一种铜矿渣混凝土砌块及其制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种铜矿渣混凝土砌块，按照重量份计包括如下原料：
7.硅酸盐水泥220-270份、砂石160-200份、掺合料100-150份、自密实颗粒80-120份、减水剂10-15份和发气剂8-15份；
8.自密实颗粒由如下步骤制备：
9.步骤a1：取铜矿废渣、高铁酸钾和高锰酸钾加入搅拌机中均匀混合，之后升温至850-900℃焙烧2-3h，焙烧完成立即倒入循环水中进行水淬，之后过滤取滤渣干燥，将滤渣加入破碎机中粉碎为粒径为不超过2mm的碎粒，得到水淬铜矿渣；
10.高铁酸钾和高锰酸钾具有强氧化性，在升温过程中将铜矿废渣中伴生的硫、砷化物氧化，其中，三价的砷化物被氧化为五价的砷化物，二价的硫化物被氧化为三价硫化物，五价的砷化物和三价硫化物易溶于水，在水淬过程中溶于水中被脱除，除去铜矿废渣中的有毒物质，避免铜矿废渣直接应用在混凝土中造成土壤及水体污染问题，残留的部分三价铁离子在水淬的污水中，加入碱剂即可实现污水自絮凝，使得水淬污水处理方便，高铁酸钾和高锰酸钾在焙烧过程中逐渐分解，生成氧气，维持焙烧时的氧化环境，使得铜矿废渣的焙烧氧化易于控制。
11.步骤a2：取水淬铜矿渣、粉煤灰、生石灰加入干式球磨机中进行研磨，之后筛出研磨料与蒙脱土加入搅拌器中进行混料，得到复合粉料；
12.步骤a3：将复合粉料加入转鼓造粒机中，开启转鼓造粒机，从上方喷雾加水，复合粉料相互粘接并制成球状的湿粒，将湿粒干燥、筛分，得到自密实颗粒。
13.进一步地，发气剂为铝粉。
14.进一步地，减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和木质素磺酸镁中的一种或多种按照任意比例混合。
15.进一步地，步骤a1中高铁酸钾和高锰酸钾在铜矿废渣中的总用量不超过0.65wt％，高铁酸钾和高锰酸钾的用量质量比为1:0.75-0.9。
16.进一步地，步骤a2中水淬铜矿渣、粉煤灰、生石灰和蒙脱土的用量质量比为1:1-2:0.15-0.2:1-1.5。
17.进一步地，掺合料包括水淬铜矿渣、脱硫石膏和硅酸铝纤维，且按照用量质量比依次为6：1-1.3:0.2-0.35均匀混合制成。
18.一种铜矿渣混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
19.步骤s1：将硅酸盐水泥、砂石、掺合料、自密实颗粒、减水剂和发气剂加入搅拌机中干拌混合均匀，得到配合料；
20.步骤s2：向搅拌器中边搅拌边加入水搅拌混合，之后静置15-20min，进行初步水化反应，其中自密实颗粒快速吸水膨胀，之后再加入水继续搅拌混合直至混合物的稠度为27-35cm，得到混凝土砂浆；
21.步骤s3：将混凝土砂浆倒入模具并用振动棒捣固密实，之后将混凝土砂浆连同模具放入高压蒸养釜中养护蒸制成型，冷却后切割，得到铜矿渣混凝土砌块。
22.进一步地，步骤s3中养护蒸制成型制度为：升温至50
±
5℃下静停养护2h，之后升温至110
±
10℃，加压至1.15mpa，蒸压养护6-8h。
23.本发明的有益效果：
24.1.本发明通过对铜矿废渣进行处理，以掺合料和制备自密实颗粒两种方式填充在混凝土砌块中，铜矿废渣在混凝土砌块中的掺加量达到15％左右，制得到砌块抗压强度达到4.27-4.35mpa，密度为595-610kg/m3，满足a3等级产品对强度和密度指标标准要求，实现对铜矿废渣的有效利用。
25.2.本发明在混凝土砌块中加入一种自密实颗粒，该种自密实颗粒由较细的水淬铜矿渣、粉煤灰、生石灰和蒙脱土转鼓造粒制成球状，具有一定的强度，在与水泥等混合料干拌时可均匀分散，加入水后自密实颗粒吸水膨胀，形成若干个膨化区域，硅酸铝纤维受挤压积聚在相邻的膨化区域之间，形成硅酸铝纤维包覆自密实颗粒结构，蒸压养护过程中，混凝土水化反应固化，硅酸铝纤维与水泥和其他填料固化形成高强的壁壳，膨化的自密实颗粒失水体积收缩，在砌块中形成若干个球形夹层，具有良好的隔热性能，相较于传统的单一加气混凝土砌块，本发明气孔的形状接近球形，具有更高的抗压强度，当混凝土砌块在富水环境中，当水渗入砌块中，自密实颗粒吸水膨胀填充夹层，相较于现有的单一加气混凝土砌块，膨化的自密实颗粒填充夹层，具有更高的抗渗性能。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.本实施例制备一种自密实颗粒，具体实施过程如下：
29.步骤a1：取1t铜矿废渣加入搅拌机中，设置搅拌速度为180r/min，向搅拌器中加入3.7kg高铁酸钾和2.8kg高锰酸钾，之后搅拌10min，将三者混合均匀，混合后平铺在焙烧炉中，升温至850℃保温焙烧3h，焙烧后开炉立即倒入循环水中进行水淬，采用滤网进行过滤，滤饼沥干后烘干干燥，之后加入粉碎机中进行粉碎处理，最后用孔径为2mm的筛网进行筛分，得到水淬铜矿渣；
30.步骤a2：取100kg水淬铜矿渣、100kg粉煤灰、15kg生石灰加入干式球磨机中进行研磨，研磨后用80目筛网筛出研磨料，再取100kg蒙脱土加入研磨料中，在搅拌机中混合均匀，得到复合粉料，其中，蒙脱土使用前进行干燥处理并过20目筛网筛分；
31.步骤a3：将复合粉料加入转鼓造粒机中，开启转鼓造粒机，成球盘转数为360r/min，倾角为35
°
，从转鼓造粒机上方喷雾水，复合粉料相互粘接并制成球状的湿粒，当湿粒的粒径达到2mm取出湿粒，再次进行造粒，直至复合粉料完全造粒，将湿粒不超过60℃下干燥，之后采用2mm筛网进行筛分，得到自密实颗粒。
32.实施例2
33.本实施例制备一种自密实颗粒，具体实施过程如下：
34.步骤a1：取1t铜矿废渣加入搅拌机中，设置搅拌速度为180r/min，向搅拌器中加入3.4kg高铁酸钾和3.1kg高锰酸钾，之后搅拌10min，将三者混合均匀，混合后平铺在焙烧炉中，升温至900℃保温焙烧2h，焙烧后开炉立即倒入循环水中进行水淬，采用滤网进行过滤，滤饼沥干后烘干干燥，之后加入粉碎机中进行粉碎处理，最后用孔径为2mm的筛网进行筛分，得到水淬铜矿渣；
35.步骤a2：取100kg水淬铜矿渣、200kg粉煤灰、20kg生石灰加入干式球磨机中进行研磨，研磨后用80目筛网筛出研磨料，再取150kg蒙脱土加入研磨料中，在搅拌机中混合均匀，得到复合粉料，其中，蒙脱土使用前进行干燥处理并过20目筛网筛分；
36.步骤a3：将复合粉料加入转鼓造粒机中，开启转鼓造粒机，成球盘转数为360r/min，倾角为32
°
，从转鼓造粒机上方喷雾水，复合粉料相互粘接并制成球状的湿粒，当湿粒的粒径达到2mm取出湿粒，再次进行造粒，直至复合粉料完全造粒，将湿粒不超过60℃下干燥，之后采用2mm筛网进行筛分，得到自密实颗粒。
37.实施例3
38.本实施例制备一种铜矿渣混凝土砌块，具体实施过程如下：
39.步骤s1：取实施例1中制备的水淬铜矿渣60kg、脱硫石膏10kg和硅酸铝纤维2kg搅拌混合，得到掺合料，其中，脱硫石膏使用前过孔径为1mm的筛网进行筛分，硅酸铝纤维的长度为4
±
1mm；
40.步骤s2：称取22kg硅酸盐水泥、砂石16kg、掺合料10kg、实施例1制备的自密实颗粒8kg、木质素磺酸钙减水剂1kg和铝粉发气剂1.5kg，将以上原料加入搅拌机中，设置搅拌速度为240r/min，搅拌混合30min，得到配合料；
41.步骤s3：将配合料加入搅拌机中，开启搅拌机设置转速为180r/min，向搅拌机中加
入17.5kg水，水的加入时间为5min，完全加入后提升转速为420r/min继续搅拌10min，搅拌完成静置15min进行初步水化反应，之后在保持搅拌状态加入水，直至混合物的稠度为27cm，得到混凝土砂浆；
42.步骤s4：将混凝土砂浆倒入模具并用振动棒捣固密实，混凝土砂浆填充至模具深度的三分之二，之后将混凝土砂浆连同模具放入高压蒸养釜中，先升温至50
±
5℃下静停养护2h，之后升温至110
±
10℃，加压至1.15mpa，蒸压养护6h，养护蒸制成型后冷却，最后根据应用需求进行切割，得到铜矿渣混凝土砌块。
43.实施例4
44.本实施例制备一种铜矿渣混凝土砌块，具体实施过程如下：
45.步骤s1：取实施例2中制备的水淬铜矿渣60kg、脱硫石膏13kg和硅酸铝纤维3.5kg搅拌混合，得到掺合料，其中，脱硫石膏使用前过孔径为1mm的筛网进行筛分，硅酸铝纤维的长度为4
±
1mm；
46.步骤s2：称取27kg硅酸盐水泥、砂石20kg、掺合料15kg、实施例2制备的自密实颗粒12kg，称取木质素磺酸钙减水剂、木质素磺酸钠减水剂和木质素磺酸镁减水剂各500g混合制成混合减水剂，再称取铝粉发气剂800g，将以上原料加入搅拌机中，设置搅拌速度为240r/min，搅拌混合30min，得到配合料；
47.步骤s3：将配合料加入搅拌机中，开启搅拌机设置转速为180r/min，向搅拌机中加入30.5kg水，水的加入时间为10min，完全加入后提升转速为420r/min继续搅拌20min，搅拌完成静置15min进行初步水化反应，之后在保持搅拌状态加入水，直至混合物的稠度为35cm，得到混凝土砂浆；
48.步骤s4：将混凝土砂浆倒入模具并用振动棒捣固密实，混凝土砂浆填充至模具深度的三分之二，之后将混凝土砂浆连同模具放入高压蒸养釜中，先升温至50
±
5℃下静停养护2h，之后升温至110
±
10℃，加压至1.15mpa，蒸压养护8h，养护蒸制成型后冷却，最后根据应用需求进行切割，得到铜矿渣混凝土砌块。
49.对比例1
50.本对比例与实施例3的实施过程相同，将其中的自密实颗粒替换为相同配比的原料进行混合。
51.参照gb/t11968-2016《蒸压加气混凝土砌块》的测试标准对实施例3、实施例4和对比例1制备的砌块进行抗压强度和密度测试，具体数据如表1所示：
52.表1
53.实施例3实施例4对比例1抗压强度/mpa4.354.273.98密度/kg2m-3
610595625
54.由表1可知，本发明制备的砌块的抗压强度达到4.27-4.35mpa，密度为595-610kg/m3，满足a3.5806等级产品对强度和密度指标标准要求。
55.参照gb/t50082-2009《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的渗水深度；参照gb/t50082-2009《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》测试标准试块的抗渗压力，具体数据如表2所示：
56.表2
57.实施例3实施例4对比例1渗水深度/mm4.34.14.6抗渗压力/mpa3.33.53.1
58.由表2本发明制备的砌块渗水深度为4.1-4.3mm，抗渗压力达到3.3-3.5mpa，具有良好的抗渗性能。
59.参照gb/t10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定-热流计法》测试标准进行隔热性能测试，具体数据如表3所示：
60.表3
[0061][0062]
由表3可知本发明制备的砌块隔热系数为0.21-0.24w/m2k，具有良好的隔热性能。
[0063]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0064]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
技术特征：1.一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，按照重量份计包括如下原料：硅酸盐水泥220-270份、砂石160-200份、掺合料100-150份、自密实颗粒80-120份、减水剂10-15份和发气剂8-15份；其中，自密实颗粒由如下步骤制备：步骤a1：取铜矿废渣、高铁酸钾和高锰酸钾均匀混合，之后在850-900℃焙烧2-3h，焙烧后立即倒入水中水淬，然后过滤、干燥、粉碎，得到水淬铜矿渣；步骤a2：取水淬铜矿渣、粉煤灰和生石灰混合研磨，之后筛出研磨料与蒙脱土进行混料，得到复合粉料；步骤a3：将复合粉料加入转鼓造粒机中，从上方喷雾加水，复合粉料相互粘接制成球状的湿粒，将湿粒干燥、筛分，得到自密实颗粒。2.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，掺合料包括采用步骤a1方法制备的水淬铜矿渣、脱硫石膏和硅酸铝纤维，且按照用量质量比依次为6：1-1.3:0.2-0.35均匀混合制成。3.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，发气剂为铝粉。4.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，减水剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和木质素磺酸镁中的一种或多种按照任意比例混合。5.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，步骤a1中高铁酸钾和高锰酸钾在铜矿废渣中的总用量不超过0.65wt％，高铁酸钾和高锰酸钾的用量质量比为1:0.75-0.9。6.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块，其特征在于，步骤a2中水淬铜矿渣、粉煤灰、生石灰和蒙脱土的用量质量比为1:1-2:0.15-0.2:1-1.5。7.根据权利要求1所述的一种铜矿渣混凝土砌块的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤s1：按重量份配比称取硅酸盐水泥、砂石、掺合料、自密实颗粒、减水剂和发气剂干拌混合均匀，得到配合料；步骤s2：配合料加入搅拌器中，在搅拌状态下加入配合料重量30％-40％的水，搅拌混合后静置15-20min，之后再加入水继续搅拌混合直至混合物的稠度为27-35cm，得到混凝土砂浆；步骤s3：将混凝土砂浆倒入模具中捣固密实，之后放入蒸养釜中养护蒸制成型，冷却后切割，得到铜矿渣混凝土砌块。8.根据权利要求7所述的一种铜矿渣混凝土砌块的制备方法，其特征在于，步骤s3中养护蒸制成型制度为：升温至50
±
5℃下静停养护2h，之后升温至110
±
10℃，加压至1.15mpa，蒸压养护6-8h。
技术总结本发明涉及一种铜矿渣混凝土砌块及其制备方法，属于环保型加气混凝土砌块技术领域。该种砌块按照重量份计包括：硅酸盐水泥220-270份、砂石160-200份、掺合料100-150份、自密实颗粒80-120份、减水剂10-15份和发气剂8-15份；本发明将铜矿废渣以掺合料和自密实颗粒两种方式填充在混凝土砌块中，掺加量达到15％左右，制得到砌块抗压强度达到4.27-4.35MPa，密度为595-610kg/m3；本发明的自密实颗粒在混凝土中吸水膨胀形成近球状的空间，修饰气孔的孔型，同时挤压硅酸铝纤维与水泥以及其他填料固化后形成高强的壁壳，当水渗入砌块中，自密实颗粒吸水膨胀填充气孔，起到抗渗作用。起到抗渗作用。
技术研发人员：杜旦妮 李志 刘同同
受保护的技术使用者：安徽中持环境科技有限公司
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/7/5
