CN100567194C - 一种利用铁尾矿生产混凝土活性掺合料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用铁尾矿代替部分矿渣生产混凝土活性掺合料的方法。将磁铁石英岩型铁尾矿70～93%，石灰或电石渣或两者的混合物1～20%，二水石膏或半水石膏或硬石膏或脱硫石膏或磷石膏或氟石膏或它们中的两种或几种的混合物1～10%，蚀变剂0.1～5%一起进行混磨到80μm筛余≤3%的细度后，再进行热液蚀变反应。将蚀变的产物冷却后得到的物料按重量百分比40～90%再与10～60%的矿渣进行混合磨细到80μm筛余≤0.5%，便得到可代替矿渣超细粉使用的活性混凝土掺合料。本发明可使磁铁石英岩型铁尾矿得到资源化利用，缓解由于混凝土浇注量大而导致的超细矿渣粉紧缺的状况，降低混凝土造价，进一步提高掺合料的用量，减少水泥用量，减少由于水泥生产所带来的能源消耗和环境污染。
Description
技术领域：
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用铁尾矿生产混凝土活性掺合料的方法。
背景技术：
磁铁石英岩型铁矿是我国最主要的铁矿类型。这种铁矿石主要由磁铁矿和石英两种矿物组成，两种矿物的含量可达90％以上。随着选矿技术的提高和钢铁行业对铁矿石需求的不断增长，这类矿石的入选品位不断下降，一般要选出1吨铁精矿需要3～6吨的铁矿石。即每炼1吨生铁需要5～10吨的铁矿石。因此钢铁的生产会产生大量的尾矿。目前，全中国已积累堆存铁尾矿上百亿吨，占用大量的土地、山川，破坏环境，危害生态和人民的生命财产的安全。
目前，建设混凝土构筑物多采用由大型混凝土搅拌站提供的商品混凝土。在这类混凝土中一般使用30～50％的掺合料代替水泥并使用各种外加剂以降低混凝土成本和提高性能。目前所使用的混凝土掺合料多以磨细矿渣粉和粉煤灰为主。在一些大中城市，由于建筑规模巨大，矿渣磨细粉作为混凝土的掺合料出现短缺，因此矿渣磨细粉的价格不断升高。
发明专利CN1067421A《利用铜矿尾矿生产水泥熟料》、CN1657466A《铜、铅锌尾矿中二氧化硅活性调整的水泥熟料烧成方法》、CN1789194A《干法回转窑应用铜铅锌尾矿的熟料烧成方法》所公开的技术都是以有色金属尾矿代替部分或全部传统硅铝质原料作为生产水泥熟料的配料的方法。也就是说虽然上述发明专利都有节省粘土、石英砂等天然资源的特点，但都没有能够在少煅烧水泥熟料和节约燃料方面具有明显的技术进步。发明专利CN1616372A《工业尾矿硅酸水泥》公开了一种尾矿作为水泥混合材的技术，所用尾矿为经过处理的钙镁质尾矿。在上述的技术中，尾矿在普通硅酸盐水泥中的重量配比为：6～15％；在复合硅酸盐水泥中的重量配比为15～50％；在矿渣硅酸盐水泥中的重量配比为：20～50％；在硅酸盐水泥(II型)中的重量配比为：20～50％。该项技术虽然具有少煅烧水泥熟料和节约燃料的特点，但需利用钙镁质尾矿，没有涉及使用几乎不含钙镁质矿物的磁铁石英岩型铁尾矿。发明专利CN1429784A《一种硅酸盐水泥熟料》公开了一种掺入5～18％铁尾矿作为烧制水泥熟料的配料的技术，该技术的特点也是不能在减少煅烧水泥熟料和节约燃料方面具有明显的技术进步。发明专利CN1065851A《采用铁尾矿和高钙粉煤灰渣生产砌筑水泥的方法》公开了一种采用铁尾矿、低钙粉煤灰、硫酸钠、早强剂、高钙灰渣进行混合生产砌筑水泥的方法。上述各物料的重量百分比分别为10～40％、10～25％、0～5％、5％和30～70％。该项专利具有减少煅烧水泥熟料和节约燃料的特点，但该项技术所涉及的砌筑水泥不能用来制备高强度等级混凝土。
发明内容
本发明目的是要利用磁铁石英岩型铁尾矿代替部分矿渣磨细粉，以实现消耗尾矿和降低混凝土造价的双重目的。
将磁铁石英岩型铁尾矿70～93％，石灰或电石渣或两者的混合物1～20％，二水石膏或半水石膏或硬石膏或脱硫石膏或磷石膏或氟石膏或它们中的两种或几种的混合物1～10％，蚀变剂0.1～5％一起进行混磨到80μm筛余≤3％的细度后，再进行热液蚀变反应。所述蚀变剂配料组成重量百分比为：Na2SO40.1～50％，K2SO40.1～15％，MgSO40.1～20％，NaNO30.1～10％，KNO30.1～5％，Mg(NO3)20.1～8％，Na2CO30.1～3％，K2CO30.1～5％，NaCl 0.1～0.2％，KCl 0.1～0.2％，MgCl20.1～0.2％，NaF 0.1～0.8％，KF 0.1～1.2％，MgF2 20.1～3％。反应过程中需保证物料各部分最低温度不低于500℃，最高不超过900℃，反应时间在1秒钟以上。要达到上述所需要的反应温度和反应时间，根据不同的窑炉类型其反应温度进行不同的温度控制。如果把物料制成砖坯使用隧道窑或其它烧砖窑进行反应时，窑内烧成带温度控制在600～900℃，在烧成带的反应时间为3～8小时。如果将上述混磨好的物料制成直径为0.5～5cm的料球采用回转窑煅烧时，则窑内烧成带温度控制在700～800℃，在烧成带的反应时间为10～60分钟。如果采用旋风式悬浮煅烧反应器或闪速煅烧反应器，则粉磨好的细粉物料不需要进行造球、造粒或造块处理，直接进入反应器进行反应。反应温度为600～800℃，反应时间为1～20秒钟。
将上述蚀变的产物冷却后得到的物料按重量百分比40～90％再与10～60％的矿渣进行混合磨细到80μm筛余≤0.5％。便得到可代替矿渣超细粉使用的活性混凝土掺合料。该活性掺合料该所有性能指标符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》所规定的各项性能指标，并可以按照目前矿渣超细粉做为混凝土掺合料的通用方法取代5％～50％的水泥配制C10至C80的混凝土。
优点或积极效果
(1)可使目前在我国大量堆存并正在大量产出的磁铁石英岩型铁尾矿得到资源化利用；(2)缓解我国一些大中城市由于混凝土浇注量大而导致的超细矿渣粉紧缺的状况，降低混凝土造价；(3)促进混凝土进一步提高掺合料的用量，减少水泥用量，减少由于水泥生产所带来的能源消耗和环境污染。
具体实施方式：
实施例1
将磁铁石英岩型铁尾矿90％，石灰3％，二水石膏4％，蚀变剂3％一起进行干混磨到细度为80μm筛余2.5％后，再将混磨好的物料在旋风式悬浮反应器中于700℃进行热液蚀变反应，反应时间为10秒钟。将上述反应好的产物冷却后所得物料按重量百分比80％，再与20％的矿渣粉一起混合磨细到细度为80μm筛余0.3％，得到可代替矿渣超细粉使用的混凝土掺合料。该活性掺合料所有性能指标符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中有关S95所规定的各项性能指标。
实施例2
将磁铁石英岩型铁尾矿80％，石灰15％，二水石膏3％，蚀变剂2％一起进行干混磨到细度为80μm筛余2.5％后，再将混磨好的物料在旋风式悬浮反应器中于700℃进行热液蚀变反应，反应时间为7秒钟。将上述反应好的产物冷却后所得物料按重量百分比40％，再与60％的矿渣粉一起混合磨细到细度为80μm筛余0.3％，得到可代替矿渣超细粉使用的混凝土掺合料。该活性掺合料所有性能指标符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中有关S105所规定的各项性能指标。
实施例3
将磁铁石英岩型铁尾矿85％，电石渣11.8％，脱硫石膏3％，蚀变剂0.2％一起进行湿混磨到80μm筛余为1％的细度后，进行压滤脱水，再把物料制成砖坯，使用隧道窑进行反应，窑内烧成带温度控制在700℃±30℃，在烧成带的反应时间为7小时。
将上述蚀变的产物冷却后得到的物料按重量百分比90％再与10％的矿渣进行混合磨细到80μm筛余为0.3％。便得到可代替矿渣超细粉使用的活性混凝土掺合料。该活性掺合料所有性能指标符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中有关S95所规定的各项性能指标。
实施例4
将磁铁石英岩型铁尾矿84.7％，电石渣8％，磷石膏6％，蚀变剂0.3％一起进行湿混磨到80μm筛余为0.5％的细度后，进行压滤脱水，并将物料制成直径为0.5~5cm的料球，采用回转窑进行热液蚀变反应。窑内烧成带温度控制在750℃±30℃，在烧成带的反应时间为40分钟。将上述蚀变的产物冷却后得到的物料按重量百分比90％再与10％的矿渣进行混合磨细到80μm筛余为0.3％，便得到可代替矿渣超细粉使用的活性混凝土掺合料。该活性掺合料所有性能指标符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中有关S95所规定的各项性能指标。
Claims (2)
1.一种利用铁尾矿生产混凝土活性掺合料的方法，其特征是将磁铁石英岩型铁尾矿70～93％，石灰或电石渣或两者的混合物1～20％，二水石膏或半水石膏或硬石膏或脱硫石膏或磷石膏或氟石膏或它们中的两种或几种的混合物1～10％，蚀变剂0.1～5％一起进行混磨到80μm筛余≤3％的细度后，再进行热液蚀变反应；将蚀变反应的产物冷却后得到的物料按重量百分比40～90％再与10～60％的矿渣进行混合磨细到80μm筛余≤0.5％；便得到能代替矿渣超细粉使用的活性混凝土掺合料；蚀变剂配料组成重量百分比为：Na2SO4 0.1～50％，K2SO4 0.1～15％，MgSO4 0.1～20％，NaNO3 0.1～10％，KNO3 0.1～5％，Mg(NO3)2 0.1～8％，Na2CO30.1～3％，K2CO3 0.1～5％，NaCl 0.1～0.2％，KCl 0.1～0.2％，MgCl2 0.1～0.2％，NaF0.1～0.8％，KF 0.1～1.2％，MgF2 0.1～3％。
2.如权利要求1所述的利用铁尾矿生产混凝土活性掺合料的方法，其特征是热液蚀变反应，当把混磨好的物料制成砖坯使用隧道窑或其它烧砖窑进行反应时，窑内烧成带温度控制在600～900℃，在烧成带的反应时间为3～8小时；当将混磨好的物料制成直径为0.5～5cm的料球采用回转窑煅烧时，则窑内烧成带温度控制在700～800℃，在烧成带的反应时间为10～60分钟；当采用旋风式悬浮煅烧反应器或闪速煅烧反应器时，则混磨好的细粉物料不需要进行造球、造粒或造块处理，直接进入反应器进行反应，反应温度为600～800℃，反应时间为1～20秒钟。
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