CN101525216A - 一种以铅锌尾矿为主要原料制备水泥熟料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以铅锌尾矿为主要原料制备水泥熟料的方法。是将铅锌尾矿按76～82％、锰矿渣(或页岩或粘土)15～22％、硫铁矿烧渣0～1％充分混合均匀后，加入生料总量 0.5％的萤石，经过粉磨后在悬浮预分解窑中在通氧条件下 700℃进行预烧，使得硫化物矿组分充分氧化分解，混合料然后进入回转窑在1370～1450℃进行烧成反应，在烧成带煅烧30分钟以上，然后骤冷得到熟料。用本发明的方法制备水泥熟料，原料价廉易得、消耗量大，熟料和相应水泥的强度高，可有效降低水泥生产成本。

Description

一种以铅锌尾矿为主要原料制备水泥熟料的方法
技术领域
本发明涉及一种以铅锌尾矿为主要原料制备水泥熟料的方法。
背景技术
铅锌尾矿是铅锌矿厂采用浮选法选矿后排出的粉状或细沙状废渣，锰尾矿是锰矿浮选提取后余下的粉状废渣，一般选矿企业把它作为废物堆放，这样不仅需占用大量农田作为堆放场地，同时堆放的尾矿坝造成潜在的安全隐患，而且其中的有害溶出物还会污染水源。，由于铅锌尾矿中主要含有CaCO3、以及少量SiO2、Fe2O3、Al2O3和少量MgO，而锰尾矿中主要含SiO2、Fe2O3、Al2O3，以及少量CaCO3，其组成类似于水泥生料，同时铅锌尾矿含有少量Pb，Zn，Cu，锰尾矿含有少量Mn等多种过渡金属元素，是很好的矿化剂，对水泥煅烧有着矿化和助熔作用，有利于改善生料易烧性，提高熟料质量，但其使用量很少，一般为1～3％(见杨延宗，张仁荣，水泥，2005，(4)，22；权胜民，云南建材，1999，(3)，29等)。另外也有将将铅锌尾矿配入生料，代替部分粘土，但其使用量一般不超过生料重量的10％(宣庆庆，朱建平，李东旭，邢锋，硅酸盐通报，2007，26(5)，929)。由于铅锌尾矿目前基本上是作为废物处理，所以在水泥生产中使用铅锌尾矿作为矿化剂或者代替部分粘土质、铁质原料可获得良好的经济和社会效应。但是由于水泥生产中主要原料是石灰质原料和粘土质原料，一般粘土质原料仅占水泥生产中生料总重量的20％左右，所以用铅锌尾矿替代部分粘土质原料，其消耗量依然有限。而水泥生料中石灰质原料约占80％左右，以铅锌尾矿代替石灰质原料可以达到大量消耗该废弃物的目的，并极大的降低水泥生产成本。
锰尾矿由于其独特的组成，适合与上述铅锌尾矿相配合，配以适量的铁质或铝质校正原料，可以完全代替粘土或者页岩等原料生产水泥，起到大量消耗锰尾矿，减少土地占用和环境污染，具有很大的经济价值和社会意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以在回转窑中在正常烧成温度，甚至更低温度下利用铅锌尾矿为主要原料100％替代石灰质原料制备水泥熟料的方法。
本发明是基于以下原理完成的：铅锌尾矿中含比较高的石灰石成分，而SiO2，Al2O3，Fe2O3较少，而锰矿渣(或页岩或粘土)中的SiO2，Al2O3，Fe2O3含量较高，以铅锌尾矿与锰矿渣(或页岩或粘土)配合，按照适当的配比，可以达到生产水泥所需的各种氧化物含量。另加由于在铅锌矿尾矿中尚有没有被完全选出的铅、锌，它们主要以硫化物形态存在，会一定程度上影响配料的准确性，也可能影响水泥烧成过程中硅酸三钙，硅酸二钙，以及铝酸三钙，铁铝酸四钙的形成过程，所以宜对铅锌尾矿在通氧气条件下700℃进行预烧，然后按常规水泥生产过程进行烧成。经过预烧后，铅锌转变为以氧化物形态存在，能促使生料在更低的温度下出现液相，有利于硅酸三钙的形成，所以可以起到降低烧成温度，节能降耗的目的。
本发明的技术方案为：在本发明的水泥熟料制备中，其生料组成为(重量百分比)：铅锌尾矿占76～82％、锰矿渣(或页岩或粘土)15～22％、硫铁矿烧渣0～1％。生料中各种氧化物的比例为：CaO60％～67％，SiO2 20～22％，Al2O3 4.5～6％，Fe2O3 2～5％；优选其中所含的氧化物比例为：CaO 64％～67％，SiO2 20～21％，Al2O34.5～6％，Fe2O3 2～3％；所烧成的熟料组成为硅酸三钙62～66％，硅酸二钙10～18％，铝酸三钙6～13％，铁铝酸四钙9～15％，游离氧化钙小于1.5％。
熟料制备过程为将铅锌尾矿按76～82％、锰矿渣(或页岩或粘土)15～22％、硫铁矿烧渣0～1％充分混合均匀后，加入生料总量0.5％的萤石，经过粉磨，使得生料颗粒大于180目，然后在悬浮预分解窑中在通氧条件下700℃进行预烧20-40分钟，使得硫化物矿组分充分氧化分解，混合料然后进入回转窑进行烧成反应，烧成温度在1370～1450℃，在烧成带煅烧30分钟以上，然后骤冷得到熟料。熟料中加入适量的二水石膏后，将混合物粉磨到90％能通过0.08mm方孔筛，比表面积大于300m2/Kg，即可使用。
本发明的优点：
1、原料价廉易得，消耗量大
本发明中100％使用铅锌尾矿作为水泥生产的石灰质原料，占生料总重量的80％左右，远远高于仅仅使用其作为矿化剂(＜3％)或者部分充当粘土质原料的比例(＜10％)。如果同时100％使用锰尾矿作为粘土质原料，则生料的重量的95％(可能会使用少量的铁质校正原料)以上均为废弃的尾矿，可以使得已经堆放的和生产即时产生的铅锌尾矿和锰尾矿能被大量的消耗。
2、可有效降低水泥生产成本
由于铅锌尾矿含有Pb，Zn元素以外，还含有少量Cu，锰尾矿含有少量Mn，能有效降低液相产生的温度，同时促使硅酸三钙的形成，因此可以在比通常更低的温度下(1370℃左右)烧成熟料，减少了燃料消耗。另外，由于铅锌尾矿和锰尾矿都是经过研磨，选矿余下的矿渣，其粒度基本已经达到水泥生料的粒度要求，而该发明中铅锌尾矿的用量已经占生料总重量的80％左右，可以使得生料粉磨的能耗减少70～80％。对于铅锌选厂联产铅锌尾矿水泥，更能节省原料运输费用和购买石灰质原料的成本，具有极大的成本优势。如果同时使用锰尾矿作为粘土质原料，则成本优势更为明显。
3、熟料和相应水泥的强度高
本发明生产的水泥熟料早期和后期强度都很好，安定性良好，碱含量低，使用其配制的水泥强度高，各项指标完全符合最新国家标准。
具体实施方案
花垣强桦矿业有限责任公司采用铅锌尾矿、锰矿渣和硫酸厂出的高炉硫铁矿渣为原料，在回转窑中生产水泥，各原料化学成分典型数据如表1所示，生产中各个批次原料成分有所差异，需视成分变动适当改动原料配比，以达到所设定的各个率值要求(率值见表3，KH为石灰饱和系数，SM为硅率，IM为铝率)。
将铅锌尾矿、锰矿渣和铁矿渣按照表2配料后，加入生料总量0.5％的萤石粉磨到0.08mm筛筛余小于10％，经过预分解氧化后，进入回转窑中煅烧，所得熟料的游离氧化钙的含量可以看出大部分条件下游离氧化钙含量小于2％，说明熟料已经烧成。
将烧成的熟料和3％的二水石膏混合，在球磨机中粉磨到粒度90％小于0.08mm，按照国家标准测定其强度。结果见表4
表1铅锌尾矿和锰尾矿的典型成分
  原料   SiO2   Fe2O3   Al2O3   CaO   MgO   SO3   Pb   Zn   Cu
  铅锌尾矿   0.57   0.58   0.12   49.06   0.77   3.2   1.04   0.35   0.2
  锰尾矿   61.3   5.3   12.5   1.7   1.5   0.07   /   /   /
表2生料组成配比
  设计编号   铅锌尾矿(％)   锰尾矿(％)   硫铁矿烧渣(％)   总和
  A   78.6   19.4   2   100
  B   78.5   20.0   1.5   100
  C   79.2   19.8   1   100
  D   79.2   21.8   0   100
表3各种配料方案下易烧性实验结果
样品编 KH SM IM 煅烧温度 f-CaO
  号   (℃)   (％)
  A1 0.96 2.07 1.07   1340   1.7
  A2 0.96 2.07 1.07   1370   1.3
  A3 0.96 2.07 1.07   1400   0.5
  B1 0.96 2.26 1.28   1340   1.9
  B2 0.96 2.26 1.28   1370   1.4
  B3 0.96 2.26 1.28   1400   0.6
  C1 0.96 2.48 1.62   1340   2.5
  C2 0.96 2.48 1.62   1370   1.7
  C3 0.96 2.48 1.62   1400   1.1
  D1   0.96   2.81   1.95   1340   2.8
  D2   0.96   2.81   1.95   1370   1.8
  D3   0.96   2.81   1.95   1400   1.4
表4部分水泥熟料强度数据
Figure A20091004301100091

Claims (1)

1、一种以铅锌尾矿为主要原料制备水泥熟料的方法，本发明的特征在于其生料是按重量组成将铅锌尾矿76-82％、锰矿渣(或粘土或页岩)15-22％、硫铁矿高炉矿渣0-1％充分混合均匀后，加入生料总量0.5％的萤石，粉磨成粒径大于180目的混合料，将混合料置于悬浮预分解窑中在通氧条件下于700℃预烧20-40分钟，经预烧后的混合料进入回转窑于1370～1450℃进行烧成反应，在烧成带煅烧30分钟后骤冷得熟料；熟料经粉磨至90％能通过0.08mm方孔筛，比表面积大于300m2/kg即可。
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