專利名稱：：一種生產(chǎn)含赤泥的膏體全尾砂充填料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)工程領(lǐng)域和礦業(yè)工程領(lǐng)域，特別涉及一種利用拜爾法赤泥、水淬高爐礦渣、脫硫石膏、全尾砂這些固體廢棄物生產(chǎn)膏體全尾砂充填料的方法。
背景技術(shù)：
：礦業(yè)開發(fā)一方面促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，而另一方面卻又造成了環(huán)境污染，影響了社會(huì)的發(fā)展。礦山充填技術(shù)是為了滿足礦業(yè)開發(fā)的需要而逐步發(fā)展起來的，一般采用天然砂、棒磨砂、廢石或者全尾砂作為填充集料，水泥作膠結(jié)劑，充填水泥單耗約200m2/kg，由于原料中水泥和天然砂、棒磨砂的成本較高，許多礦山對(duì)于膠結(jié)充填也只能望而卻步。我國的礦山每年排放的全尾砂量高達(dá)10億t以上，截止到2007年我國的全尾砂堆存總量在70億噸以上。以前，全尾砂大量作為混凝土的骨料而被使用，但因近年來其粒徑越來越細(xì)遇到了一些技術(shù)上難以克服的困難，需要有新的技術(shù)和方法對(duì)全尾砂進(jìn)行資源化利用。赤泥是氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的固體廢棄物，是目前排量較大，對(duì)自然環(huán)境危害嚴(yán)重又難以利用的工業(yè)廢渣之一。我國氧化鋁行業(yè)前些年以燒結(jié)法為主，近些年來大都采用拜爾法。燒結(jié)法赤泥含較多的C^等水硬性組分，其利用已有一定的基礎(chǔ)。而拜爾法赤泥不含水硬性組分，因此原來應(yīng)用于燒結(jié)法赤泥的技術(shù)大都不能應(yīng)用于拜爾法赤泥。拜爾法赤泥因其SiC^、Fe203、A1203、CaO的含量較高，用來代替黏土生產(chǎn)硅酸鹽水泥的研究比較深入。此外，美國凱撒鋁和化學(xué)公司經(jīng)過多年研究開發(fā)出兩種赤泥產(chǎn)品，一種是填充廢料覆蓋層，就是采用向拜耳赤泥中加入粘結(jié)劑，以助于赤泥的輸送和土工技術(shù)，另一種是吸收劑，吸附液體的能力可和某些工業(yè)固體物料競爭。發(fā)明專利"礦山充填膠結(jié)劑(CN1186899A)"提供了一種膠凝材料，赤泥石灰礦渣石膏:粉煤灰的添加范圍為i:(0.02-0.10):(0.5-1.5):(0.15-0.25):(0.3-0.8)，如赤泥:石灰礦渣石膏粉煤灰為1:0.004:0.66:0.2:0.5時(shí)28天強(qiáng)度為23MPa;赤泥:石灰:礦渣:粉煤灰的添加范圍為i:(0.4-0.6):(0.5-1.5):(0.3-0.8)，如赤泥:石灰礦渣粉煤灰為i:0.5:i:0.5時(shí)28天強(qiáng)度為3.48MPa。該專利所用的赤泥為燒結(jié)法赤泥，該發(fā)明專利主要是利用了其中所含的(^s等水硬性礦物自身的膠結(jié)性。此外，該專利只是發(fā)明了一種礦山充填用的膠結(jié)劑，沒有涉及到膏體充填料的問題。從該發(fā)明書實(shí)例所給出的強(qiáng)度看，其膠結(jié)劑本身的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于42.5強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是要克服膠結(jié)充填采礦成本高和解決全尾砂、拜爾法赤泥大量堆存危害環(huán)境的問題。—種生產(chǎn)含赤泥的膏體全尾砂充填料的方法，實(shí)施步驟如下(1)將拜爾法赤泥烘干至含水率0.01%-1%，烘干后的赤泥磨細(xì)至比表面積700-900m2/kg;將水淬高爐礦渣烘干至含水率0.01%-1%，烘干后的水淬高爐礦渣磨細(xì)至比表面積400-500m2/kg;將脫硫石膏烘干至含水率0.01%-1%，烘干后的脫硫石膏磨細(xì)至比表面積400-500m2/kg;將水泥熟料磨細(xì)至比表面積300-400m2/kg。(2)按干基重量百分比將步驟(1)準(zhǔn)備的赤泥磨細(xì)粉24%-50%，水淬高爐礦渣的磨細(xì)粉30%-56%，脫硫石膏磨細(xì)粉1%-15%，水泥熟料磨細(xì)粉1%-15%在混料機(jī)中混合均勻制得膠凝材料A。(3)將步驟(l)烘干的水淬高爐礦渣單獨(dú)粉磨至比表面積350-450r^/kg，按干基重量百分比將該礦渣粉與步驟(l)烘干的拜爾法赤泥、脫硫石膏、水泥熟料分別以30%-56%、24%-50%、1%-15%、1%-15%在球磨機(jī)中混磨至比表面積400-600m2/kg制得膠凝材料B。(4)將全尾砂進(jìn)行含水量檢測，并按全尾砂加入總量將其含水率換算成含水量，按膠凝材料/全尾砂重量比為0.08-0.20，水/膠凝材料重量比為1.2-3.0拌和均勻就可制得合格的膏體全尾砂膠結(jié)充填料。本發(fā)明所使用的赤泥為拜爾法赤泥，礦渣為水淬的高爐礦渣，石膏為電廠的脫硫石膏。制備以赤泥和水淬高爐礦渣為主要膠凝材料的膏體全尾砂充填料技術(shù)原理是，拜爾法赤泥一般含有大量的微米、亞微米甚至納米級(jí)的細(xì)顆粒，這些顆?？墒沟酶囿w全尾砂充填料具有較好的保水性、流動(dòng)性。此外某些組分可以參與膠凝物的生成，其他的的極細(xì)的惰性充填物對(duì)的級(jí)配也具有積極貢獻(xiàn)。拜爾法赤泥一般含有5%-8%的堿金屬氧化物，具有很強(qiáng)的堿性，這個(gè)特征限制了拜爾法赤泥在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。但經(jīng)過超細(xì)粉磨的礦渣粉在有水存在的條件下很容易被強(qiáng)堿激發(fā)而產(chǎn)生很高的強(qiáng)度?；谶@個(gè)原理，本發(fā)明通過控制這兩個(gè)主要物料的磨細(xì)度，并加入脫硫石膏和水泥熟料作為輔助激發(fā)劑，制備出保水性好、不易分層、不易離析，具有良好流動(dòng)性和較高硬化強(qiáng)度的膏體全尾砂充填料。本發(fā)明所用的赤泥為拜爾法赤泥，其優(yōu)越之處在于所研制的以赤泥和水淬高爐礦渣為主要膠凝材料生產(chǎn)的膏體全尾砂充填料比用42.5強(qiáng)度等級(jí)普通硅酸鹽水泥為膠凝材料的膏體全尾砂充填料在強(qiáng)度和穩(wěn)定性上性能更好，且所用原料包括赤泥、水淬高爐礦渣、脫硫石膏、水泥熟料、全尾砂，其中赤泥、脫硫石膏和全尾砂占整個(gè)膏體全尾砂充填材料干基總量的90.1%-94%，這三類物質(zhì)都是大量堆積的難于處理的固體廢棄物，原料不僅無成本，使用后還可解它們占用土地、污染環(huán)境等問題，所以本發(fā)明具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益本發(fā)明的有益之處(l)局部解決了拜爾法赤泥、脫硫石膏、全尾砂不易綜合利用的難題；(2)由于采用的原料多為固體廢棄物，故生產(chǎn)成本大大低于傳統(tǒng)水泥膠結(jié)充填料，減輕礦山充填的經(jīng)濟(jì)壓力，有利于提高資源開采回收率；(3)充分利用赤泥對(duì)超細(xì)礦渣粉的堿激發(fā)作用和其含有極細(xì)微粒的特征使得本發(fā)明比起傳統(tǒng)的水泥膠結(jié)充填材料具有更好的早期強(qiáng)度和更好的抗離析和抗分層的能力，可提高充填采礦的開采效率。具體實(shí)施方式實(shí)施例1(1)將赤泥烘干至含水率0.7%，然后磨細(xì)至比表面積800r^/kg。(2)將高爐水渣烘干至含水率0.6%，然后磨細(xì)至比表面積420r^/kg。(3)將脫硫石膏烘干至含水率0.8%，然后磨細(xì)至比表面積420r^/kg。(4)將水泥熟料磨細(xì)至比表面積350m2/kg。(5)按干基重量百分比將上述準(zhǔn)備的赤泥磨細(xì)粉24%，水淬高爐礦渣的磨細(xì)粉56%，脫硫石膏10%，水泥熟料10%在混料機(jī)中混合均勻制得膠凝材料A。(6)將全尾砂進(jìn)行含水量檢測，并按其的加入總量將其含水率換算成含水量，按膠凝材料A/全尾砂重量比為0.18，水/膠凝材料重量比為1.2拌和均勻制得膏體全尾砂膠結(jié)充填料M-1。相比較，用等量的42.5等級(jí)普通硅酸鹽水泥代替步驟(5)中的膠凝材料A，按與步驟(6)相同的膠凝材料/全尾砂的比例和水/膠凝材料的比例制備膏體全尾砂充填料M-2，性能如表l所示。從表l可以看出，用本發(fā)明所制備的膏體全尾砂充填料M-1要比用水泥制備的膏體全尾砂充填料M-2具有更好的強(qiáng)度。表1實(shí)施例1中膏體全尾砂充填料主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2分別將赤泥烘干至含水率0.9%，水淬高爐礦渣烘干至含水率0.4%、脫硫石膏烘干至含水率0.6%，再將水淬高爐礦渣單獨(dú)粉磨至比表面積400r^/kg，按干基重量百分比將該礦渣粉與干燥的赤泥、脫硫石膏、水泥熟料分別以56%、24%、11%、9%在球磨機(jī)中混磨至比表面積407m2/kg制得膠凝材料B。將全尾砂進(jìn)行含水量檢測，并按其的加入總量將其含水率換算成含水量，按膠凝材料B/全尾砂重量比為0.11，水/膠凝材料重量比為2.24拌和均勻制得膏體全尾砂膠結(jié)充填料。按上述步驟制備出的膏體全尾砂充填料具有如表2所示的性能指標(biāo)。表2實(shí)施例2中膏體全尾砂充填料主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3(1)將赤泥烘干至含水率0.8%，磨細(xì)至比表面積800m2/kg。(2)將水淬高爐礦渣烘干至含水率0.3%，磨細(xì)至比表面積420m2/kg。(3)將脫硫石膏烘干至含水率0.9%，磨細(xì)至比表面積420m2/kg。[OO36](4)將水泥熟料磨細(xì)至比表面積350m2/kg。(5)按干基重量百分比將上述準(zhǔn)備的赤泥磨細(xì)粉50%，水淬高爐礦渣的磨細(xì)粉30%，脫硫石膏9%，水泥熟料11%在混料機(jī)中混合均勻制得膠凝材料A。(6)將全尾砂進(jìn)行含水率檢測，并按其加入的總量將其含水率換算成含水量，按膠凝材料A/全尾砂重量比為0.18，水/膠凝材料重量比為1.2拌和均勻制得膏體全尾砂膠結(jié)充±真料。按上述步驟制備出的膏體全尾砂充填料具有如表3所示的性能指標(biāo)。表3實(shí)施例3中膏體全尾砂充填料主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例4(1)將赤泥烘干至含水率0.8%，磨細(xì)至比表面積800m2/kg。(2)將高爐水渣烘干至含水率0.4%，磨細(xì)至比表面積420m2/kg。(3)將脫硫石膏烘干至含水率0.7%，磨細(xì)至比表面積420m2/kg。(4)將水泥熟料磨細(xì)至比表面積350m2/kg。(5)按干基重量百分比將上述準(zhǔn)備的赤泥磨細(xì)粉24%，水淬高爐礦渣的磨細(xì)粉56%，脫硫石膏8%，水泥熟料12%在混料機(jī)中混合均勻制得膠凝材料A。(6)將全尾砂進(jìn)行含水量檢測，并按其加入的總量將其含水率換算成含水量，按膠凝材料A/全尾砂重量比為0.18，水/膠凝材料重量比為1.45拌和均勻制得膏體全尾砂膠結(jié)充填料。按上述步驟制備出的膏體全尾砂充填料具有如表4所示的性能指標(biāo)。表4實(shí)施例4中膏體全尾砂充填料主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種生產(chǎn)含有赤泥的膏體全尾砂充填料的方法，其特征在于，將拜爾法赤泥烘干至含水率0.01％-1％，烘干后的赤泥磨細(xì)至比表面積700-900m2/kg；將水淬高爐礦渣烘干至含水率0.01％-1％，烘干后的水淬高爐礦渣磨細(xì)至比表面積400-500m2/kg；將脫硫石膏烘干至含水率0.01％-1％，烘干后的脫硫石膏磨細(xì)至比表面積400-500m2/kg；將水泥熟料磨細(xì)至比表面積300-400m2/kg；按干基重量百分比將上述準(zhǔn)備的赤泥磨細(xì)粉24％-50％，水淬高爐礦渣的磨細(xì)粉30％-56％，脫硫石膏磨細(xì)粉1％-15％，水泥熟料磨細(xì)粉1％-15％在混料機(jī)中混合均勻制得膠凝材料A；將烘干的水淬高爐礦渣單獨(dú)粉磨至比表面積350-450m2/kg，按干基重量百分比將該礦渣粉與上述烘干的拜爾法赤泥、脫硫石膏、水泥熟料分別以30％-56％、24％-50％、1％-15％、1％-15％在球磨機(jī)中混磨至比表面積400-600m2/kg制得膠凝材料B。2.如權(quán)利要求1所述一種生產(chǎn)含有赤泥的膏體全尾砂充填料的方法，其特征在于，將全尾砂進(jìn)行含水量檢測，并按全尾砂加入總量將其含水率換算成含水量，將膠凝材料A或B按膠凝材料/全尾砂重量比為0.08-0.20，水/膠凝材料重量比為1.2-3.0拌和均勻就可制得合格的膏體全尾砂膠結(jié)充填料。全文摘要一種生產(chǎn)含有赤泥的膏體全尾砂膠結(jié)充填料的方法，屬于環(huán)境保護(hù)工程領(lǐng)域和礦業(yè)工程領(lǐng)域其特征在于首先分別將所需原料赤泥、礦渣、脫硫石膏烘干，然后將赤泥、礦渣、水泥熟料、脫硫石膏按干基重量百分比分別以24％-50％，30％-56％，1％-15％，1％-15％單獨(dú)磨或混磨至比表面積300-900m2/kg制得膠凝材料，再按膠凝材料/全尾砂為0.08-0.20，水/膠凝材料為1.2-3.0攪拌均勻就可得到合格的膏體全尾砂充填料。本發(fā)明可大量利用目前難于綜合利用的赤泥、脫硫石膏和全尾砂等固體廢棄物，并能夠解決水泥膠結(jié)充填采礦成本高、早期強(qiáng)度低的問題。文檔編號(hào)C04B18/12GK101691291SQ20091009312公開日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年9月29日優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日發(fā)明者倪文,張旭芳,張玉燕,祝麗萍,黃曉燕,黃迪申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)