一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法
2023-05-09 17:51:11 1
專利名稱：一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法
技術領域：
本發明涉及水泥生產方法，特別是一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法。
背景技術：
水泥作為當今大宗的人造建築材料，在經濟建設中起著重要的作用，但水泥生產消耗大量的石灰石、黏土、煤等不可再生的資源，同時排放數以億噸計的0)2工02和NOx等廢氣及粉塵，其生產過程的資源消耗、能源消耗與環境汙染等問題十分突出。礦山開採選礦會產生大量的金屬尾礦，金屬尾礦不僅佔用大片土地，還造成水土流失，河道淤塞，水質汙染，生態環境破壞。尾礦的綜合開發利用是礦山可持續發展和從根本上治理礦山環境的重要途徑。是減少金屬尾礦的存量，從根本上消除金屬尾礦危害具有積極的意義，是一種主動防治金屬尾礦危害的辦法。金屬尾礦是一種以鈣矽酸鹽為主的金屬礦渣，多由矽酸鹽、碳酸鹽和多種化學元素組成，其成分與許多建材、輕工、無機化工等材料接近，已經具備了高附加值應用的潛在特性。現有公開技術中對金屬尾礦的綜合利用涉及水泥及水泥混合材方面一般有兩種方式，一種是以金屬尾礦代替部分矽鋁質原料作為生產水泥熟料的配料的方法，如發明專利CN1657466A《銅、鉛鋅尾礦中二氧化矽活性調整的水泥熟料燒成方法》、1067421A《利用銅尾礦生產水泥熟料》等，其實質僅體現在節約了部分粘土資源。發明專利CN1616372A《工業尾礦矽酸鹽水泥》公開了一種工業尾礦水泥技術，它是按照一定重量配比的水泥熟料、石膏與經過處理的鈣鎂質尾礦進行混合烘乾粉磨至80 μ m篩餘< 3%製成。該工藝尾礦並非單獨粉磨，尾礦在混合粉磨中按上述標準，其比表面積一般在300-350m2/g，比表面積不能細化，活性不能有效激發。所需尾礦局限於鈣鎂質尾礦，對高矽型、鋁矽質型、鐵矽質型、鹼鋁矽質型、鈣鋁矽質型、復成分型等尾礦則不涉及。況且，由於尾礦的化學成份和礦物組成受不同成因的礦床及選礦水平影響，其成分變化範圍是相當大的，如果不能有效激發其潛在活性，直接在水泥中作混合材其用量應以低於5%為宜。
發明內容
本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法。本發明的方案是包括混合烘乾粉磨，其特徵在於金屬尾礦與主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、石膏按照重量百分比計，即Ikg的金屬尾礦加入 0. 2-0. 5 ^ kg主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、石膏0-5% kg，均勻混合後經烘乾粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細粉，製成活性混合材；其中石膏摻加量以製成品活性混合材中三氧化硫含量不超過3. 5%重量比為限，金屬尾礦為鈣鎂質、高矽型、鋁
3矽質型、鐵矽質型、鹼鋁矽質型、鈣鋁矽質型、復成分型金屬尾礦中任一種型，金屬尾礦燒失量< 10%、三氧化硫含量< 3%。本發明的優點在於通過物理激發和化學激發充分激發其潛在活化性能，實現金屬尾礦大摻量、高附加值綜合利用。本發明可以實現最大限度利用金屬尾礦，達到尾礦減量化、資源化和效益化。同時將擴大水泥活性混合材來源，減小水泥水化熱，降低水泥能耗和成本，提高資源利用以及保護生態環境等方面有突出的作用。
具體實施例方式所述尾礦專用激發劑其主要成份為聚羧酸醇胺型高分子聚合物。如上所述金屬尾礦燒失量彡10%，三氧化硫含量彡3% (超過3%進入有價元素提取硫精礦)；尾礦放射性指標符合GB6566-2010標準要求(建築材料放射性核素限量)； 尾礦的浸出毒性各項指標(除PH)符合GB5085. 3-2007《危險廢物鑑別標準浸出毒性鑑別》 中的浸出液危害成分濃度限值；PH符合GB5085. 1-2007《危險廢物鑑別標準腐蝕性鑑別》中的標準限值。本發明的機理一、通過物理激發和化學激發充分激發金屬尾礦所含有的潛在活性組分。1、通過粉磨將尾礦微粉比表面積控制> 400m2/g,達到物理激發。按照機械活化理論，粉磨可以顯著提高金屬尾礦的潛在活性。尾礦通過粉磨成微細粉過程中，部分外加能量轉化為尾礦顆粒的表面能，使其表面呈現亞穩態，增大了表面的反應活性。隨著尾礦顆粒粒徑減小，比表面積增加，當尾礦微粉比表面積> 400m2/g時，強烈的粉磨過程使金屬尾礦顆粒不同程度的發生晶格畸變，晶料尺寸變小，表面形成無定型或非晶態物質，其「形態效應」和「微集料效應」得到充分發揮， 從而增加了金屬尾礦活性基團的數量。2、通過加入含聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激活劑，所述聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑為主要成份為聚羧酸醇胺型高分子聚合物佔50%以上。依靠其表面活性能和功能基團的作用，改變尾礦微粉顆粒界面上的物理化學性質。其中帶電官能團起到物料顆粒界面電荷的作用，防止裂紋重新癒合，有利於金屬尾礦微粉「活性效應」發揮。功能基團有利於粉體之間相互排斥作用的發揮，並與高分子結構中的陰離子官能團相互協調作用，金屬尾礦中的SiO2晶體和含Al2O3的礦物獲得更好的可溶性，金屬尾礦所含有的潛在的反應活性組分得到較大激發，這些組分能與水泥水化析出的Ca(HO)2或CaSO4反應，生成具有膠凝性質的穩定化合物。二、以金屬尾礦微細粉為活件混合材的水泥在硬化過程中，尾礦提供的活性組分參與了水泥水化過程，先是矽酸鹽水泥熟料礦物水化生成水化矽酸鈣CaSiO3. IiH2O(C-S-H)、 水化鋁酸鈣CaAl2O4. IiH2O (C-A-H)和氫氧化鈣Ca (OH) 2等。第二步是金屬尾礦微粉中的活性組分與上述水化生成物作用。隨著水化時間的延長，尾礦潛在活性組分與熟料生成物反應更加允分。金屬尾礦做為水泥活性混合材參與了水泥水化中的二次反應，生成溶解度較低的水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣等。水泥強度得到更大的發揮，水泥後期強度更高。其反應式如下Ca (OH) 2+Si&+nH20 — C-S-H(1)
C-S-H+Si02+nH20 — C-S-H(2) 3Ca0. Al2O3- 6H20+xSi02— 3Ca0. Al2O3. xSi02 (6_2x) H20+2xH20 (3)實施例1、將金屬尾礦與尾礦專用激發劑按照重量百分比計，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 3%o kg的尾礦專用激發劑，石膏摻加量2%，SO3含量不超過3. 5%。入磨粉磨成比表面積為420(士 10)m2/g的金屬尾礦微細粉。2、熟料粉磨按照《水泥熟料標號測定方法技術條件》進行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計，將金屬尾礦微細粉分別按10%、20%和30%與磨細熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標準方法製備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法、 GB/T12957-2005用於水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法和GB/T1346-2001水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法，得出金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗結果。配比及試驗結果見表1。表1、金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材活性試驗結果
序號配比(％)安定 性桐度 (%)初凝終凝 (min)抗折強度(Mf>a)抗壓強度(MPa)活性指數 (,%) (R28)熱料(含石膏)細粉尾礦微細粉3d7d28d3d7d28d0 1100/合格25.617 2454 85.67.828.237.758.0/0 29010合格25.81722454.75.88. 128.437.859.8103.10 38020合格25.01702404 55. 77.627.936.052.690. 70 47030合格25.31752354 35.47.324.634 848.783.9實施例二1、將金屬尾礦與尾礦專用激發劑按照重量百分比計，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 4%o kg的尾礦專用激發劑，石膏摻加量2.5%，SO3含量不超過3.5%。入磨粉磨成比表面積為500(士 10)m2/g的金屬尾礦微細粉。2、熟料粉磨按照《水泥熟料標號測定方法技術條件》進行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計，將金屬尾礦微細粉分別按10%、20%和30%與磨細熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標準方法製備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法、 GB/T12957-2005用於水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法和GB/T1346-2001水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法，得出金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗結果。配比及試驗結果見表2。表2、金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材活性試驗結果
序號配比(％)安定 件稠度 <%)初凝 (rain)終凝 (ram)抗折強度(MPa)抗壓強度(Mb)活性指數 (%) (R28)熟料(含石膏)細粉尾礦微細粉3d7d28d3d7d28d0 1100合格25.61772454 85.67.828.237.758. 0/0 29010合格26.31702404.96.18 328 838 060.4104.10 38020合格26.01782464 75.67 528.537.356.097.20 47030合格25. 51752394 75 57.527 635 854 393.6實施例三1、將金屬尾礦與尾礦專用激發劑按照重量百分比計，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 3%o kg的尾礦專用激發劑，石膏摻加量3%，SO3含量不超過3. 5%。入磨粉磨成比表面積為600(士 10)m2/g的金屬尾礦微細粉。
5
2、熟料粉磨按照《水泥熟料標號測定方法技術條件》進行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計，將金屬尾礦微細粉分別按10%、20%和30%與磨細熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標準方法製備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法、 GB/T12957-2005用於水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法和GB/T1346-2001水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法，得出金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗結果。配比及試驗結果見表3。、表3、金屬尾礦微細粉用作水泥活性混合材活性試驗結果
權利要求
1.一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法，包括混合烘乾粉磨，其特徵在於 金屬尾礦與主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、石膏按照重量百分比計， 即Ikg的金屬尾礦加入0. 2-0. 5%o kg主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、 石膏0-5% kg，均勻混合後經烘乾粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細粉，製成活性混合材；其中石膏摻加量以製成品活性混合材中三氧化硫含量不超過3. 5%重量比為限，金屬尾礦為鈣鎂質、高矽型、鋁矽質型、鐵矽質型、鹼鋁矽質型、鈣鋁矽質型、復成分型金屬尾礦中任一種型，金屬尾礦燒失量< 10%、三氧化硫含量< 3%。
2.根據權利要求1所述的一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法，其特徵在於所述尾礦專用激發劑其主要成份為聚羧酸醇胺型高分子聚合物。
全文摘要
一種金屬尾礦製作大摻量水泥活性混合材的方法，涉及水泥生產方法，其特徵在於金屬尾礦與主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、石膏按照重量百分比計，即1kg的金屬尾礦加入0.2-0.5‰kg主要成份為聚羧酸醇胺型高分子的尾礦專用激發劑、石膏0-5％kg，混合後經烘乾粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細粉，製成活性混合材；其中石膏摻加量以活性混合材中三氧化硫含量不超過3.5％重量比為限，金屬尾礦為鈣鎂質、高矽型、鋁矽質型、鐵矽質型、鹼鋁矽質型、鈣鋁矽質型、復成分型金屬尾礦中任一種型，金屬尾礦燒失量≤10％、三氧化硫含量≤3％。激發其潛在活化性能，實現金屬尾礦大摻量、高附加值綜合利用。
文檔編號C04B7/21GK102557497SQ201210055898
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者彭其雨, 李生釘 申請人:福建省新創化建科技有限公司