一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水泥制備技術領域，特別是涉及一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥， 以及該水泥的制備方法。
【背景技術】
[0002] 2013年中國水泥全年產量22億噸，其中低堿水產量僅有10億噸，而實際市場需求 量為15億噸。我國大規(guī)?；A設施建設和城鎮(zhèn)化發(fā)展對水泥的巨大需求仍將持續(xù)多年，特 別是在鐵路工程、高速路、橋梁工程，水庫大壩、地鐵、機場、碼頭建設等重大工程上對低堿 水泥的需求量將大幅增加。預計在未來數十上百年內水泥仍將是不可替代的基礎材料。但 是水泥的生產要消耗大量不可再生的礦產資源，每生產1噸水泥熟料需要2-3噸生料原料， 目前每年約消耗干粘土2億噸，復合礦化劑原料1億噸。
[0003] 低堿水泥是指水泥中氧化鉀、氧化鈉的含量以等當量氧化鈉計不超過0.6%。使用 低堿水泥是預防混凝土中堿集料反應的主要途徑之一。采用低堿水泥能夠有效地避免水泥 砼體的開裂和崩塌。低堿水泥的生產主要通過兩種途徑:一是旁路放風，將水泥窯中內循環(huán) 的堿，在其沒有凝聚前通過旁路放風排出窯外，減少窯內的堿含量。但旁路防風法需另外添 置設備，且熟料熱耗高，收集下來的富含堿、氯、硫的物料難以處理。二是選用低堿的原料， 也就是低堿含量的石灰石、砂巖、頁巖、鐵礦石等。
[0004] 據統(tǒng)計，截至2013年全國金屬礦山選礦過程產生的尾礦累計堆積總量達到180億 噸以上，僅2013年當年的金屬尾礦排放量就達15億噸，居我國大宗固體廢物排放量首位。日 漸擴大的尾礦堆積不僅占用土地，破壞環(huán)境，而且日漸增高的尾礦庫大壩還將成為安全隱 患。盡管目前我國已開展了尾礦利用，如進行尾礦再選回收，利用尾礦生產實心磚、加氣塊 等墻體材料、人工砂、商品混凝土、耐火材料、玻璃、陶瓷等，以及微晶玻璃高附加值新產品， 但是在大宗利用金屬尾礦生產水泥方面，仍然處于一般探索試驗階段。
[0005] 本發(fā)明將為水泥工業(yè)提供新的復合原料，開辟金屬尾礦大宗利用的一個新的產業(yè) 方向，具有顯著的經濟效益和社會效益。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的第一目的是提供一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥。
[0007] 本發(fā)明的第二目的是提供利用銅礦尾礦制備的低堿水泥的制備方法。
[0008] 為了實現上述第一目的，本發(fā)明提供一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，由以下 重量份的原料制成：
本發(fā)明如上所述的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，優(yōu)選地：
本發(fā)明如上所述的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，優(yōu)選地：
本發(fā)明如上所述的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，優(yōu)選地，所述銅礦尾礦的化學成分 按重量百分比計算如下：3丨02 60.50~82.60%41203 6.16~12.90%;030 2.32~4.23%;]\%0 0.02~0.16%;Na2〇 0.41~1·40%;Κ2〇 0.46~0·72%;Μη0 0.07~0.27%;Fe2〇3 1.87~ 3.82%;Ti〇2 0.05~0.28%;S〇3 3.25~7·28%;Ρ2〇5 0.02~0.10%;Cu0 0.01~0.04%。
[0009] 本發(fā)明如上所述的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，優(yōu)選地:所述銅礦尾礦的細度 小于60目。
[0010] 本發(fā)明如上所述的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥，優(yōu)選地:所述硅石粉的細度小 于60目。
[0011] 為了實現上述第二目的，本發(fā)明提供一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥的制備方 法，包括以下步驟： 步驟1，配料:將銅礦尾礦與其它原料按重量配比進行配料并混合均勻，獲得配合料； 步驟2,球磨:將上述配合料在球磨機中球磨至80μ篩余10 wt.%，200y篩余<1.5 wt.%， 獲得生料粉； 步驟3，成型：取球磨好的生料粉按100g生料粉加水10ml的比例加水并拌合均勻，獲得 濕料;取濕料放入耐火模具中，壓成Φ13Χ13mm的圓柱體； 步驟4,燒成:將料球在馬弗爐箱式電爐中進行煅燒燒成。經過生料干燥，600°C以下預 熱帶的升溫脫水;在600°C- 900°C之間分解帶的碳酸鹽分解，進入900°C- 1300°C之間的固 相反應帶;然后迅速升溫至1350°C至1400°C燒成熟料保持30分鐘后，將樣品移出爐外在空 氣中快速自然冷卻至室溫。
[0012] 步驟5，粉碎:把燒成所得試樣與石膏按98.5:1.5的重量配比一起加入球磨機中球 磨至全部通過80μ篩，獲得低堿水泥。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明提供一種利用銅礦尾礦制備的低堿水泥及其制備方法，不僅可以將銅礦尾礦這 種礦山廢棄物變廢為寶，降低原料成本30%以上。同時還提高了物料的易磨性，降低水泥的 燒成溫度，從而降低了生產過程中的能耗，對我國建設建筑市場提供高質量低堿水泥等特 種水泥，水泥工業(yè)節(jié)能減排和綠色化發(fā)展作用顯著。同時，大宗利用銅尾礦固體廢棄物作為 一種二次資源循環(huán)利用，將減少其大量堆積造成環(huán)境生態(tài)污染，以及減少和消除掉尾礦庫 "定時炸彈"的地質次生災害安全隱患難題。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明一種實施例的利用銅礦尾礦制備的低堿水泥的制備方法工藝流程 圖； 圖2為本發(fā)明實施例3制備方法對應的燒成工藝溫度曲線圖，圖中橫坐標為時間（小 時），縱坐標為溫度(°C)。
【具體實施方式】
[0015] 在此記載的實施例為本發(fā)明的特定的【具體實施方式】，用于說明本發(fā)明的構思，均 是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發(fā)明實施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的 實施例外，本領域技術人員還能夠基于本申請權利要求書和說明書所公開的內容采用顯而 易見的其它技術方案，這些技術方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的 替換和修改的技術方案。
[0016] 銅礦尾礦含堿量很低，適于用來生產低堿水泥，而且銅礦尾礦中還含有多種能促 進熟料燒成的成分，可以對水泥的燒成起到復合礦化的作用，改善水泥生料的易燒性，降低 能耗。因為銅礦尾礦粒度較小，還可以提高原料的易磨性。引入尾礦可以代替部分硅砂、粘 土、石灰石、鐵礦石等水泥原料，降低原料成本。
[0017] 本發(fā)明以下實施例中，銅尾礦是銅礦選礦廠排放的含有Cu元素的粉狀固體廢棄 物，其含銅量為〇. 〇 1~〇. 〇4mg/kg。優(yōu)選的，所述銅尾礦中含60.50~82.6%的二氧化硅，6.16 ~12 · 9%的三氧化二鋁，3 · 25~7 · 28%的S03，2 · 32~4 · 23%的CaO,0 · 87~2 · 12%的Na0+K20， 1.87~3.82%的三氧化二鐵，0.01~0.04%的氧化銅，余量為其他化學成分。有0.02~0.16% 的MgO，0 · 05~0 · 28%的Ti〇2，0 · 07~0 · 27%的MnO、，0 · 02~0 · 10%的P2〇5和3 · 27~8 · 76%的灼 減。其中Na0+K20代表NaO和K20的總含量。
[0018]本發(fā)明以下實施例中，石灰石是氧化f丐的質量百分數大于53.83~55.72%，Na0+ K2O的質量百分數小于0.05~0.12%，三氧化二鐵的質量百分數小于0.03~0.10%，灼減 41.51~43.9%的石灰石粉。其中Na0+K 20代表NaO和K20的總含量。
[0019] 本發(fā)明以下實施例中，硅砂是二氧化硅的質量百分數大于97%，三氧化二鐵的質量 百分數小于〇. 02~0.75%的娃石粉。
[0020] 本發(fā)明以下實施例中，粉煤灰是火電廠發(fā)電燃煤過程中，產生的細顆粒狀的工業(yè) 固體廢棄物。其粉煤灰中的化學成分含質量百分數46.2~53.6%的二氧化硅，26.21~ 37 · 73%的三氧化二鋁，1 · 35~5 · 92%的CaO，0 · 56~1 · 02%的MgO,0 · 47~1 · 14%的Na0+K20， 0.33~1.84%的三氧化二鐵，余量為其他化學成分。有0.15~1.62%的Ti0 2，0.12~0.57%的 MnO，0 · 25~3 · 23%的S03，0 · 05~0 · 12%的P2〇5和 1 · 64~2 · 79%的灼減。其中Na0+K20代表NaO和 K2O的總含量。
[0021] 所述鐵礦石是鐵(Fe)精礦的質量百分數大于55~65%，二氧化硅的質量百分數小 于3 · 51~12%，三氧化二鋁的質量百分數小于3~5 ·8%，有0 ·03~0 · 13%的Ca0,0 ·01~0 ·03% 的 MgO, 0 · 07 ~0 · 12% 的MnO, 0 · 01 ~0 · 05% 的 S03，0 · 02 ~0 · 10% 的P2〇5和 1 · 27 ~4 · 67% 灼減的鐵 礦石粉。
[0022]所述石膏是硫酸鈣的質量百分數大于95%，三氧化二鐵的質量百分數小于0.02~ 0.55%的石膏粉。
[0023] 實施例1 本實施例低堿水泥的原料組成按重量份配比如下： 銅礦尾礦20份； 石灰石70份； 硅石粉2.4份； 粉煤灰2份； 鐵礦石2.6份； 石膏3份。
[0024]制備時，將原料按上述比例分別稱量，均勻混合即為配合料。將上述配合料在球磨 機中球磨至80μ篩余10%，200μ篩余<1.5%。取球磨好的生料粉按100g加水10ml的比例，拌合 均勻。取濕料3.6g在耐火板模具中壓成Φ 13 X 13mm的圓柱體。將成型好的配合料在馬弗爐 中進行燒成。經過生料干燥，600°C以下預熱帶的升溫脫水;在600°C- 900°C之間分解帶的 碳酸鹽分解，進入900°C- 1280°C之間的固相反應帶;然后迅速升溫至1350°C至1450°C燒成 熟料保持30分鐘后，將樣品移出爐外在空氣中快速自然冷卻至室溫。再把燒成所得試樣與 石膏按97:3的比例一起加入球磨機中球磨至全部通過80μ篩，既可得到低堿水泥樣品。 [0025] 實施例2 本實施例低堿水泥的原料組成按重量份配比如下： 銅礦尾礦30份； 石灰石67份； 硅石粉〇份； 粉煤灰0.8份； 鐵礦石1.2份； 石膏1份。
[0026]將原料按上述比例分別稱量，均勻混合即為配合料。將上述配合料在球磨機中球 磨至80μ篩余10%，200μ篩余<1.5%。取球磨好的生料粉按100g加水10ml的比例，拌合均勻。 取濕料3.6g在模具中壓成Φ 13 X 13mm的圓柱體。將成型好的配合料在馬弗爐中進行燒成， 經過生料干燥，600°C以下預熱帶的升溫脫水;在600°C_860°C之間分解帶的