專利名稱：一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)方法，特別是一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法。
背景技術(shù)：
水泥作為當(dāng)今大宗的人造建筑材料，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要的作用，但水泥生產(chǎn)消耗大量的石灰石、黏土、煤等不可再生的資源，同時(shí)排放數(shù)以億噸計(jì)的0)2工02和NOx等廢氣及粉塵，其生產(chǎn)過程的資源消耗、能源消耗與環(huán)境污染等問題十分突出。礦山開采選礦會(huì)產(chǎn)生大量的金屬尾礦，金屬尾礦不僅占用大片土地，還造成水土流失，河道淤塞，水質(zhì)污染，生態(tài)環(huán)境破壞。尾礦的綜合開發(fā)利用是礦山可持續(xù)發(fā)展和從根本上治理礦山環(huán)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(dòng)防治金屬尾礦危害的辦法。金屬尾礦是一種以鈣硅酸鹽為主的金屬礦渣，多由硅酸鹽、碳酸鹽和多種化學(xué)元素組成，其成分與許多建材、輕工、無機(jī)化工等材料接近，已經(jīng)具備了高附加值應(yīng)用的潛在特性?，F(xiàn)有公開技術(shù)中對(duì)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硅鋁質(zhì)原料作為生產(chǎn)水泥熟料的配料的方法，如發(fā)明專利CN1657466A《銅、鉛鋅尾礦中二氧化硅活性調(diào)整的水泥熟料燒成方法》、1067421A《利用銅尾礦生產(chǎn)水泥熟料》等，其實(shí)質(zhì)僅體現(xiàn)在節(jié)約了部分粘土資源。發(fā)明專利CN1616372A《工業(yè)尾礦硅酸鹽水泥》公開了一種工業(yè)尾礦水泥技術(shù)，它是按照一定重量配比的水泥熟料、石膏與經(jīng)過處理的鈣鎂質(zhì)尾礦進(jìn)行混合烘干粉磨至80 μ m篩余< 3%制成。該工藝尾礦并非單獨(dú)粉磨，尾礦在混合粉磨中按上述標(biāo)準(zhǔn)，其比表面積一般在300-350m2/g，比表面積不能細(xì)化，活性不能有效激發(fā)。所需尾礦局限于鈣鎂質(zhì)尾礦，對(duì)高硅型、鋁硅質(zhì)型、鐵硅質(zhì)型、堿鋁硅質(zhì)型、鈣鋁硅質(zhì)型、復(fù)成分型等尾礦則不涉及。況且，由于尾礦的化學(xué)成份和礦物組成受不同成因的礦床及選礦水平影響，其成分變化范圍是相當(dāng)大的，如果不能有效激發(fā)其潛在活性，直接在水泥中作混合材其用量應(yīng)以低于5%為宜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法。本發(fā)明的方案是包括混合烘干粉磨，其特征在于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(fā)劑、石膏按照重量百分比計(jì)，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(fā)劑、石膏0-5% kg，均勻混合后經(jīng)烘干粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細(xì)粉，制成活性混合材；其中石膏摻加量以制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(zhì)、高硅型、鋁
3硅質(zhì)型、鐵硅質(zhì)型、堿鋁硅質(zhì)型、鈣鋁硅質(zhì)型、復(fù)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)充分激發(fā)其潛在活化性能，實(shí)現(xiàn)金屬尾礦大摻量、高附加值綜合利用。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)最大限度利用金屬尾礦，達(dá)到尾礦減量化、資源化和效益化。同時(shí)將擴(kuò)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(hù)生態(tài)環(huán)境等方面有突出的作用。
具體實(shí)施例方式所述尾礦專用激發(fā)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(jìn)入有價(jià)元素提取硫精礦)；尾礦放射性指標(biāo)符合GB6566-2010標(biāo)準(zhǔn)要求(建筑材料放射性核素限量)； 尾礦的浸出毒性各項(xiàng)指標(biāo)(除PH)符合GB5085. 3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》 中的浸出液危害成分濃度限值；PH符合GB5085. 1-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)腐蝕性鑒別》中的標(biāo)準(zhǔn)限值。本發(fā)明的機(jī)理一、通過物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)充分激發(fā)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(dá)到物理激發(fā)。按照機(jī)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(xì)粉過程中，部分外加能量轉(zhuǎn)化為尾礦顆粒的表面能，使其表面呈現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，增大了表面的反應(yīng)活性。隨著尾礦顆粒粒徑減小，比表面積增加，當(dāng)尾礦微粉比表面積> 400m2/g時(shí)，強(qiáng)烈的粉磨過程使金屬尾礦顆粒不同程度的發(fā)生晶格畸變，晶料尺寸變小，表面形成無定型或非晶態(tài)物質(zhì)，其“形態(tài)效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”得到充分發(fā)揮， 從而增加了金屬尾礦活性基團(tuán)的數(shù)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(fā)劑為主要成份為聚羧酸醇胺型高分子聚合物占50%以上。依靠其表面活性能和功能基團(tuán)的作用，改變尾礦微粉顆粒界面上的物理化學(xué)性質(zhì)。其中帶電官能團(tuán)起到物料顆粒界面電荷的作用，防止裂紋重新愈合，有利于金屬尾礦微粉“活性效應(yīng)”發(fā)揮。功能基團(tuán)有利于粉體之間相互排斥作用的發(fā)揮，并與高分子結(jié)構(gòu)中的陰離子官能團(tuán)相互協(xié)調(diào)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(yīng)活性組分得到較大激發(fā)，這些組分能與水泥水化析出的Ca(HO)2或CaSO4反應(yīng)，生成具有膠凝性質(zhì)的穩(wěn)定化合物。二、以金屬尾礦微細(xì)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，先是硅酸鹽水泥熟料礦物水化生成水化硅酸鈣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(shí)間的延長(zhǎng)，尾礦潛在活性組分與熟料生成物反應(yīng)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(yīng)，生成溶解度較低的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等。水泥強(qiáng)度得到更大的發(fā)揮，水泥后期強(qiáng)度更高。其反應(yīng)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(shí)施例1、將金屬尾礦與尾礦專用激發(fā)劑按照重量百分比計(jì)，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 3%o kg的尾礦專用激發(fā)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(xì)粉。2、熟料粉磨按照《水泥熟料標(biāo)號(hào)測(cè)定方法技術(shù)條件》進(jìn)行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統(tǒng)一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計(jì)，將金屬尾礦微細(xì)粉分別按10%、20%和30%與磨細(xì)熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標(biāo)準(zhǔn)方法制備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法、 GB/T12957-2005用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法和GB/T1346-2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法，得出金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗(yàn)結(jié)果。配比及試驗(yàn)結(jié)果見表1。表1、金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材活性試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)配比(％)安定 性桐度 (%)初凝終凝 (min)抗折強(qiáng)度(Mf>a)抗壓強(qiáng)度(MPa)活性指數(shù) (,%) (R28)熱料(含石膏)細(xì)粉尾礦微細(xì)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(shí)施例二1、將金屬尾礦與尾礦專用激發(fā)劑按照重量百分比計(jì)，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 4%o kg的尾礦專用激發(fā)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(xì)粉。2、熟料粉磨按照《水泥熟料標(biāo)號(hào)測(cè)定方法技術(shù)條件》進(jìn)行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統(tǒng)一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計(jì)，將金屬尾礦微細(xì)粉分別按10%、20%和30%與磨細(xì)熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標(biāo)準(zhǔn)方法制備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法、 GB/T12957-2005用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法和GB/T1346-2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法，得出金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗(yàn)結(jié)果。配比及試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2、金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材活性試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào)配比(％)安定 件稠度 <%)初凝 (rain)終凝 (ram)抗折強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(Mb)活性指數(shù) (%) (R28)熟料(含石膏)細(xì)粉尾礦微細(xì)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(shí)施例三1、將金屬尾礦與尾礦專用激發(fā)劑按照重量百分比計(jì)，S卩Ikg的金屬尾礦加入 0. 3%o kg的尾礦專用激發(fā)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(xì)粉。
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2、熟料粉磨按照《水泥熟料標(biāo)號(hào)測(cè)定方法技術(shù)條件》進(jìn)行，控制比表面積在 300 (士 10) m2/kg。石膏摻加量統(tǒng)一按5 %，SO3含量不超過3.5%。3、按照重量百分比計(jì)，將金屬尾礦微細(xì)粉分別按10%、20%和30%與磨細(xì)熟料 (含石膏)粉配比均勻。按標(biāo)準(zhǔn)方法制備試塊，按GB/T17671-1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法、 GB/T12957-2005用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法和GB/T1346-2001水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法，得出金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材不同配比活性試驗(yàn)結(jié)果。配比及試驗(yàn)結(jié)果見表3。、表3、金屬尾礦微細(xì)粉用作水泥活性混合材活性試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法，包括混合烘干粉磨，其特征在于 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(fā)劑、石膏按照重量百分比計(jì)， 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(fā)劑、 石膏0-5% kg，均勻混合后經(jīng)烘干粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細(xì)粉，制成活性混合材；其中石膏摻加量以制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(zhì)、高硅型、鋁硅質(zhì)型、鐵硅質(zhì)型、堿鋁硅質(zhì)型、鈣鋁硅質(zhì)型、復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法，其特征在于所述尾礦專用激發(fā)劑其主要成份為聚羧酸醇胺型高分子聚合物。
全文摘要
一種金屬尾礦制作大摻量水泥活性混合材的方法，涉及水泥生產(chǎn)方法，其特征在于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(fā)劑、石膏按照重量百分比計(jì)，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(fā)劑、石膏0-5％kg，混合后經(jīng)烘干粉磨成比表面積為800-400m2/g的微細(xì)粉，制成活性混合材；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(zhì)、高硅型、鋁硅質(zhì)型、鐵硅質(zhì)型、堿鋁硅質(zhì)型、鈣鋁硅質(zhì)型、復(fù)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(fā)其潛在活化性能，實(shí)現(xiàn)金屬尾礦大摻量、高附加值綜合利用。
文檔編號(hào)C04B7/21GK102557497SQ201210055898
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者彭其雨, 李生釘 申請(qǐng)人:福建省新創(chuàng)化建科技有限公司