鐵尾礦活性的提高方法、所得的鐵尾礦和應用的製作方法
2023-05-23 10:40:41
鐵尾礦活性的提高方法、所得的鐵尾礦和應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鐵尾礦活性的提高方法，包括以下處理步驟：1)選取在中高溫下可釋放具有極強蝕變作用的結構水和CO2的礦物為蝕變物，利用混料機將其與鐵尾礦按一定質量比混合均勻；2)將混合好的蝕變物和鐵尾礦置於高溫爐恆溫煅燒一段時間，急冷。本發明的有益效果是：1)降低成本，提高固體廢棄物的利用率。2)本發明製得的鐵尾礦-煤矸石-石灰石或鐵尾礦-煤矸石複合體系具有較高的活性，其28d活性指數可達95％以上，所制水泥符合GB175—2007《通用矽酸鹽水泥》中42.5R級複合矽酸鹽水泥的指標要求。實現了鐵尾礦的資源化利用和水泥混凝土行業的可持續發展。3)本發明鐵尾礦活性提高方法簡單，有利於工業化生產。
【專利說明】鐵尾礦活性的提高方法、所得的鐵尾礦和應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於建築材料【技術領域】，特別涉及一種鐵尾礦活性的提高方法，另外，涉及鐵尾礦活性提高方法在鐵尾礦用做水泥混合材和混凝土摻合料的應用。
【背景技術】
[0002]鐵尾礦是鐵選廠在特定經濟技術條件下，將原鐵礦石破碎、篩分、研磨、分級、再經重選浮選或氰化等選別工藝流程、選出有用鐵等金屬後的剩餘部分，其礦物組成主要為結構穩定的脈石礦物，如石英、長石、輝石、石榴石、角閃石等，幾乎沒有活性，因此，其在水泥混凝土行業常被用作集料。但隨著選礦技術的提高，排出的尾礦由十幾年前的中位粒徑200um降至現在的40um，已不適合用作混凝土集料。採取合適的手段激發鐵尾礦的化學活性，然後將其用作水泥混合材和混凝土摻合料將是鐵尾礦在水泥混凝土行業發展的趨勢。
[0003]目前，在建築材料行業，礦物活性的提高手段通常有機械粉磨、化學激發、熱活化或者三種激發手段中任意兩種複合。而鐵尾礦活性的提高手段主要為機械粉磨和熱活化。如發明專利CN10285001IA《一種利用鐵尾礦製備活性粉末混凝土的工藝方法》採用機械粉磨手段來活化鐵尾礦，使其作為活性粉末混凝土的活性粉末組分，所制鐵尾礦活性粉末混凝土在常溫下抗壓強度為IOOMPa左右，但有研究表明機械粉磨並不能提高鐵尾礦的化學活性，鐵尾礦在常溫下主要以物理填充效應為主。
[0004]發明專 利CN101121579A《一種利用鐵尾礦生產混凝土活性摻合料的方法》公開了一種利用熱液蝕變反應提高磁鐵石英巖型鐵尾礦活性的方法，採用該方法生產的混凝土用鐵尾礦活性摻合料的活性可達95 %以上，但此種方法中熱液蝕變反應需先將物料製成磚坯或球狀物，然後放入700~800°C高溫窯中煅燒，工藝比較複雜且耗能，難於工業化生產，且其中的蝕變劑主要由硫酸鹽類、硝酸鹽類、碳酸鹽類、氯鹽類及氟鹽類等14中無機鹽配製而成，成分複雜，難以計量，且其飾變劑殘留物對會混凝土的耐久性產生不利影響。
[0005]發明專利CN103011648A《一種混凝土用改性鐵尾礦活性摻合料及其製備方法》公開了一種利用聚羧酸鹽減水劑對鐵尾礦進行表面改性提高其活性的方法，採用該方法生產的改性鐵尾礦活性摻合料的活性與二級粉煤灰相當，該方法生產工藝簡單，但聚羧酸鹽減水劑在其中只起分散助磨作用，僅有助於鐵尾礦細度的提高，並不能激發鐵尾礦的化學活性。因此，尋求另一種更廣泛、更有效的鐵尾礦活性改性方法顯得尤為重要。
[0006]另外，近年來，隨著國內建築規模的急劇擴大，水泥和混凝土用量也急劇增加，從而導致水泥生產常用的混合材和混凝土製備常用的礦物摻合料如粉煤灰、礦渣和石灰石的缺乏，因此，亟需尋求一種新型、高效的水泥混合材和混凝土用活性礦物摻合料。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種有效、實用的鐵尾礦活性的提高方法，並提供一種鐵尾礦活性提高方法在鐵尾礦用做水泥混合材和混凝土摻合料的應用。[0008]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是:一種鐵尾礦活性的提高方法，包括以下處理步驟:
[0009]I)選取在中高溫下可釋放具有極強蝕變作用的結構水和CO2的礦物為蝕變物，利用混料機將其與鐵尾礦按一定質量比混合均勻；
[0010]2)將混合好的蝕變物和鐵尾礦置於高溫爐恆溫煅燒一段時間，急冷。
[0011]按上述方案，在步驟I)中，蝕變物為煤矸石和石灰石。
[0012]按上述方案,所述煤砰石和石灰石為經過破碎機粉碎,最大粒徑小於9.5mm的顆粒。
[0013]按上述方案，在步驟I)中，各原料所佔的質量分數分別為鐵尾礦60 %~80 %，煤石幹石20%~35%和石灰石O~10*%。
[0014]按上述方案，在步驟2)中，恆溫溫度為500°C~800°C，恆溫煅燒時間為0.5h~2h。 [0015]所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦。
[0016]按上述方案，所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦用於水泥混合材的應用。
[0017]按上述方案，所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦用於混凝土摻合料的應用。
[0018]按上述方案，將所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦和共同煅燒的蝕變物，外加水泥熟料及石膏採用球磨機共同粉磨至比表面積為350m2/kg~450m2/kg。
[0019]按上述方案，將所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦和共同煅燒的蝕變物，採用球磨機將其磨細至比表面積為400m2/kg~600m2/kg。採用本發明提供的鐵尾礦活性提高方法，可大大提高鐵尾礦的活性，從而可使其用作水泥混合材和混凝土摻合料。
[0020]本發明的基本原理:煤矸石經煅燒後活性較高，且煅燒過程中可釋放一定量極性極強的CO2和化學結合水，釋放的這些物質可對周邊物質產生強烈的蝕變作用，降低周邊物質的穩定狀態，同時還可能通過固相反應生成某類介穩礦物，從而使整個體系反應活性得到改善。將其作為鐵尾礦的蝕變劑，不僅可起到提高鐵尾礦活性的目的，也可通過合理配製生產一種活性較高的水泥用活性混合材和混凝土用活性礦物摻合料。
[0021]本發明的有益效果是:
[0022]I)本發明採用固體廢棄物煤矸石為主要蝕變物，不僅可有效提高鐵尾礦的活性，而且可降低成本，提高固體廢棄物的利用率，具有較高的社會、環境和經濟效益。
[0023]2)本發明製得的鐵尾礦-煤矸石-石灰石或鐵尾礦-煤矸石複合體系具有較高的活性，其28d活性指數可達95%以上，可替代常用混凝土摻合料如礦渣、粉煤灰等日趨短缺的高活性摻合料，為混凝土提供了一種新型高效礦物摻合料，彌補了現有混凝土用摻合料的稀缺和不足。將其用作水泥混合材，所制水泥符合GB175— 2007《通用矽酸鹽水泥》中42.5R級複合矽酸鹽水泥的指標要求，其中鐵尾礦利用率可達30%。實現了鐵尾礦的資源化利用和水泥混凝土行業的可持續發展。
[0024]3)本發明鐵尾礦活性提高方法簡單，只需在500~800°C中低溫下煅燒即可，用於水泥生產作混合材時只需與水泥熟料、石膏、其他混合材料一同粉磨，用於混凝土作礦物摻合料時只需單獨粉磨至一定細度，工藝簡單，有利於工業化生產。【具體實施方式】
[0025]為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，內容不僅僅局限於下面的實施例。
[0026]實施例1
[0027]將鐵尾礦和煤矸石按照2:1的質量比利用混料機混合均勻，置於高溫爐中以IO0C /min的速度升至750°C，恆溫lh，急冷，然後採用球磨機將冷卻物磨至比表面積為500m2/kg,製得混凝土用活性鐵尾礦礦物摻合料，其28d活性指數為95%。在750°C下煤矸石單獨煅燒粉磨至相同細度的28d活性指數為91%，鐵尾礦為68%，將分別單獨煅燒的煤矸石和鐵尾礦28d活性指數加權平均可知其加權28d活性指數為76% <共同煅燒的95%，說明將煤矸石對鐵尾礦具有極強的蝕變作用。將所制鐵尾礦-煤矸石和水泥熟料及少量石膏用球磨機共同粉磨至比表面積為420m2/kg左右，所制複合水泥3d抗折和抗壓強度為分別為5.6MPa, 24.5MPa, 28d抗折和抗壓強度分別為8.0MPa, 47.6MPa,符合GB175— 2007《通用矽酸鹽水泥》中對42.5R級複合矽酸鹽水泥的強度指標要求，其中鐵尾礦利用率為33%。
[0028]實施例2
[0029]將鐵尾礦和煤矸石按照2:1的質量比利用混料機混合均勻，置於高溫爐中以IO0C /min的速度升至550°C，恆溫2h，急冷，然後採用球磨機將冷卻物磨至比表面積為500m2/kg,製得混凝土用活性鐵尾礦礦物摻合料，其28d活性指數為86%。在550°C下煤矸石單獨煅燒粉磨至相同細度的28d活性指數為88%，鐵尾礦為77%，將分別單獨煅燒的煤矸石和鐵尾礦28d活性指數加權平均可知其加權28d活性指數為81 %〈共同煅燒的86%，說明將煤矸石對鐵尾礦具有較強的蝕變作用。將所制鐵尾礦-煤矸石和水泥熟料及少量石膏用球磨機共同粉磨至比表面積為420m2/kg左右，所制複合水泥3d抗折和抗壓強度為分別為5.3MPa, 22.8MPa, 28d抗折和抗壓強度分別為7.8MPa, 45.6MPa,符合GB175— 2007《通用矽酸鹽水泥》中對42.5R級複合矽酸鹽水泥的強度指標要求，其中鐵尾礦利用率為20%。
[0030]實施例3
[0031]將鐵尾礦和煤矸石按照3:1的質量比利用混料機混合均勻，置於高溫爐中以IO0C /min的速度升至750°C，恆溫lh，急冷，然後採用球磨機將冷卻物磨至比表面積為500m2/kg,製得混凝土用活性鐵尾礦礦物摻合料，其28d活性指數為90%。在750°C下煤矸石單獨煅燒粉磨至相同細度的28d活性指數為91%，鐵尾礦為68%，將分別單獨煅燒的煤矸石和鐵尾礦28d活性指數加權平均可知其加權28d活性指數為74%〈共同煅燒的90%，說明將煤矸石對鐵尾礦具有極強的蝕變作用。將所制鐵尾礦-煤矸石和水泥熟料及少量石膏用球磨機共同粉磨至比表面積為420m2/kg左右，所制複合水泥3d抗折和抗壓強度為分別為5.0MPa, 21.4MPa，28d抗折和抗壓強度分別為7.5MPa，44.3MPa，符合GB175— 2007《通用矽酸鹽水泥》中對42.5R級複合矽酸鹽水泥的強度指標要求，其中鐵尾礦利用率為37.5%。
[0032]實施例4
[0033] 將鐵尾礦，煤矸石和石灰石按照6:3:1的質量比利用混料機混合均勻，置於高溫爐中以10°C /min的速度升至550°C，恆溫2h，急冷，然後採用球磨機將冷卻物磨至比表面積為500m2/kg，製得混凝土用活性鐵尾礦礦物摻合料，其28d活性指數為97%。550°C下煤矸石單獨煅燒粉磨至相同細度的28d活性指數為88%，鐵尾礦為77%，石灰石為60%，將分別單獨煅燒的鐵尾礦，煤矸石和石灰石28d活性指數加權平均可知其加權28d活性指數為79% <共同煅燒的97%，說明將煤矸石和石灰石對鐵尾礦具有極強的蝕變作用。將所制鐵尾礦-煤矸石-石灰石和水泥熟料及少量石膏用球磨機共同粉磨至比表面積為420m2/kg左右，所制複合水泥3d抗折和抗壓強度為分別為6.0MPa, 26.4MPa，28d抗折和抗壓強度分別為8.3MPa，50.0MPa,符合GB175—2007《通用矽酸鹽水泥》中對42.5R級複合矽酸鹽水泥的強度指標要求，其中鐵尾礦利用率為30%。
[0034]實施例5
[0035]將鐵尾礦，煤矸石和石灰石按照7:2:1的質量比利用混料機混合均勻，置於高溫爐中以10°C /min的速度升至750°C，恆溫lh，急冷，然後採用球磨機將冷卻物磨至比表面積為500m2/kg，製得混凝土用活性鐵尾礦礦物摻合料，其28d活性指數為98%。750°C下煤矸石單獨煅燒粉磨至相同細度的28d活性指數為91%，鐵尾礦為68%，石灰石為64%，將分別單獨煅燒的鐵尾礦，煤矸石和石灰石28d活性指數加權平均可知其加權28d活性指數為72%〈共同煅燒的98%，說明煤矸石和石灰石對鐵尾礦具有極強的蝕變作用。將所制鐵尾礦-煤矸石-石灰石和水泥熟料及少量石膏用球磨機共同粉磨至比表面積為420m2/kg左右，所制複合水泥3d抗折和抗壓強度為分別為6.0MPa, 26.4MPa，28d抗折和抗壓強度分別為8.3MPa，50.0MPa,符合GB175—2007《通用矽酸鹽水泥》中對42.5R級複合矽酸鹽水泥的強度指標要求，其中鐵尾礦利用率為35%。
【權利要求】
1.一種鐵尾礦活性的提高方法，其特徵在於包括以下處理步驟: . 1)選取在中低溫下可釋放具有極強蝕變作用的結構水和CO2的礦物為蝕變物，利用混料機將其與鐵尾礦按一定質量比混合均勻；. 2)將混合好的蝕變物和鐵尾礦置於高溫爐恆溫煅燒一段時間，急冷。
2.根據權利要求1所述的鐵尾礦活性的提高方法，其特徵在於:在步驟I)中，蝕變物為煤矸石和石灰石。
3.根據權利要求2所述的鐵尾礦活性的提高方法，其特徵在於，所述煤矸石和石灰石為經過破碎機粉碎，最大粒徑小於9.5mm的顆粒。
4.根據權利要求2所述的鐵尾礦活性的提高方法，其特徵在於:在步驟I)中，各原料所佔的質量分數分別為鐵尾礦60%~80%，煤矸石20%~35%和石灰石O~10%。
5.根據權利要求1所述的鐵尾礦活性的提高方法，其特徵在於:在步驟2)中，恆溫溫度為500°C~800°C，恆溫煅燒時間為0.5h~2h。
6.權利要求1-5任一項所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦。
7.權利要求6所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦用於水泥混合材的應用。
8.權利要求6所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦用於混凝土摻合料的應用。
9.根據權利要求7所述的應用，其特徵在於，將所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦和共同煅燒的蝕變物，外加水泥熟料及石膏採用球磨機共同粉磨至比表面積為350m2/kg ~450m2/kg。
10.根據權利要求8所述的應用，其特徵在於，將所述的鐵尾礦活性的提高方法所得的鐵尾礦和共同煅燒的蝕變物，採用球磨機將其磨細至比表面積為400m2/kg~600m2/kg。
【文檔編號】C04B18/12GK103964717SQ201410162547
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】李北星, 陳夢義, 曾維 申請人:武漢理工大學