CN104150794B - 一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：原料至少包括以下组分：氧化钙、氧化硅、铁尾矿和氧化铝，各组分的质量百分比为：氧化钙60～70％、氧化硅12～20％、铁尾矿5～20％、氧化铝3～6％，按上述质量比称取原料，混合均匀并细磨；将细磨后的原料在高温炉内煅烧后出窑急冷，制得熟料；将铁尾矿添加至熟料中并混合均匀，所添加的铁尾矿的质量占熟料总质量的1～8％，细磨后制得铁尾矿硅酸盐水泥。该方法能有效利用铁尾矿作为生产原料，制备出品质优良的硅酸盐水泥，以克服现有技术的不足，使铁尾矿利用最大化，实现节约资源、降低生产成本和保护环境等目的。

Description

一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法
技术领域
本发明提供了一种硅酸盐水泥的制备方法，尤其涉及一种添加有铁尾矿的硅酸盐水泥的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
传统水泥熟料生产的原料主要有石灰质原料、粘土质原料，校正料，矿化剂等，水泥熟料配以石膏和混合材料粉磨后制得水泥。水泥原料中绝大多数是不可再生资源，水泥的大量生产必然导致资源枯竭。
铁尾矿是选矿厂将铁矿石磨细并选取有用组分后所排放的废弃物。铁尾矿的堆存不仅占用大量土地资源，而且造成了严重的环境污染，一些年久的尾矿库还存在安全隐患。由于铁尾矿的主要化学成分是硅、铝、铁、镁、钙等，所以可以代替部分粘土和校正料来配制水泥生料。此外，铁尾矿还含有丰富的微量元素，某些微量元素有利于增加水泥熟料液相量，改善液相性质。因此，倘若能够用铁尾矿作为生产水泥熟料的原料不仅可以降低生产成本和能耗、提高经济效益，还能够有效缓解资源与环境压力，但是目前并没有相关报道。
发明内容
本发明提供了一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，该方法能有效利用铁尾矿作为生产原料，制备出品质优良的硅酸盐水泥，以克服现有技术的不足，使铁尾矿利用最大化，实现节约资源、降低生产成本和保护环境等目的。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：(1)、原料至少包括以下组分：氧化钙、氧化硅、铁尾矿和氧化铝，各组分的质量百分比为：氧化钙60～70％、氧化硅12～20％、铁尾矿5～20％、氧化铝3～6％，按上述质量比称取原料，混合均匀并细磨；
(2)、将细磨后的原料在高温炉内煅烧30～90分钟后出窑急冷，煅烧温度为1350℃～1450℃，制得熟料；
(3)、将铁尾矿添加至熟料中并混合均匀，所添加的铁尾矿的质量占熟料总质量的1～8％，细磨后制得铁尾矿硅酸盐水泥。
所述的原料中还添加有三氧化二铁，三氧化二铁的添加量不超过原料总质量的3％。
步骤(3)中在熟料中还添加有石膏，所述的石膏的添加量不超过熟料总质量的5％。
所述的铁尾矿为选矿厂磁选之后的废渣，其化学成分以及各成分的质量百分数如下：CaO10～20％，SiO225～70％，Al2O33～10％，TFe2O310～25％，MgO<20％，Na2O+K2O<4％，P2O5<2％，S<3％。
步骤(1)和(3)中所述的细磨的具体方法为：将材料放入振动磨中进行粉磨2～4分钟，细磨后的材料过200目筛的余量不超过8％。
所述的熟料包括以下组分，各组分所占的质量百分比如下：CaO：62％～68％；SiO2：18％～22％；Al2O3：6％～9％；Fe2O3：3％～5％。
本发明中所提供的制备方法在工业生产时，上述氧化钙可以用石灰石代替，上述氧化硅可以用页岩、石英砂或石英岩代替，上述的氧化铝可以用铝土或页岩代替。
本发明中由于铁尾矿中含有较高的硅、铁、钙和铝等，因此，铁尾矿与石灰石配合，并配以适量铝质、硅质和铁质原料，可以生产水泥熟料，并能够在水泥混合材料中掺入一定量铁尾矿。尽管本发明铁尾矿的用量占水泥原料总量的30％以下，但是实际生产中水泥生产量大，可消耗大量铁尾矿，并减少其它原料的用量。经检测，采用本发明制备的铁尾矿硅酸盐水泥熟料成分中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为：CaO：62％～68％；SiO2：18％～22％；Al2O3：6％～9％；Fe2O3：3％～5％，其胶砂试块的力学性能达到525R硅酸盐水泥国家标准，其它各项物化性能均符合国GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》要求。
本发明与现有技术相比，具有如下的主要优点：
其一，可以通过调节铁尾矿的用量比例来制备不同标号的硅酸盐水泥，不仅节约优质石灰石、粘土和铁矿石资源，又为选矿废弃物的处理提供了理想的途径，在水泥厂推广使用，有显著的经济和社会效益。
其二，最大化利用铁尾矿，不仅将铁尾矿作为制备硅酸盐水泥熟料的原料，而且还将铁尾矿作为水泥混合材料加以利用，可以显著提高铁尾矿的利用率。
其三，利用选铁尾矿，可以提供一种减低单位熟料烧成热耗，制备出的硅酸盐水泥熟料的28d抗压强度大于50MPa，而且具有减低CO2排放量的效果。这是因为铁尾矿富含硅、铝、铁、镁、钙等，所以铁尾矿可以代替部分石灰石、粘土、硅质校正料和铁质校正料，节约资源，同时铁尾矿粒度较细可以减少水泥生产过程中的粉磨时间，降低能源消耗。其次，铁尾矿中含有一些微量元素，如Pb、Zn，可以使生料烧成的熔点降低，有利增加水泥熟料液相量，改善液相性质，加速粒子的扩散速度，使生成的C3S晶体缺陷多，活性提高。尾矿中某些微小矿物颗粒可以起到晶种的作用，从而使C3S的形成和发育时间缩短，即熟料烧成时间缩短
其四，本发明技术可以适用于各种窑型特别是新型干法水泥窑，在不增加水泥生产设备、改变水泥工艺条件的情况下，避免了因液相的过早形成导致结皮堵塞的问题，可以改善生料的易烧性，提高熟料产量。
其五，本发明提供的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，还具有工艺简单，容易操作和易于推广的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
实施例1
本实施例中所提供的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法如下：(1)、称取氧化钙65g、氧化硅17g、铁尾矿10g、氧化铝4g、三氧化二铁2g，混合均匀后将原料放入振动磨中进行粉磨2分钟，细磨后的材料过200目筛的余量不超过8％，细磨后制得混合生料。
所述的铁尾矿为选矿厂磁选之后的废渣，其化学成分以及各成分的质量百分数如下：CaO10～20％，SiO225～70％，Al2O33～10％，TFe2O310～25％，MgO<20％，Na2O+K2O<4％，P2O5<2％，S<3％。
(2)、将细磨后的原料在高温炉内煅烧30～90分钟后出窑，使煅烧的原料在空气中骤冷，并人工助其加速冷却，煅烧温度为1350℃～1450℃，从而制得熟料。
所述的熟料包括以下组分，各组分所占的质量百分比如下：CaO：62％～68％；SiO2：18％～22％；Al2O3：6％～9％；Fe2O3：3％～5％。在本实施例中，所制得的熟料的成分经检测如表1所示：
表1熟料化学成分检测结果wet/％
所制得的熟料的产品的物理性能经检测如表2所示，
表2熟料物理性能测试结果
(3)、将2g石膏和4g铁尾矿添加至熟料中并混合均匀，重复步骤(1)中的细磨步骤后即制得铁尾矿硅酸盐水泥，本实施例中所制得的铁尾矿硅酸盐水泥的胶砂试块力学性能检测结果如表3所示：
表3铁尾矿水泥胶砂试块力学性能测试结果
由表2和表3可知，本实施例中所制备的铁尾矿硅酸盐水泥的成分及性能指标完全达到GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，所制备的铁尾矿硅酸盐水泥质量优良。
实施例2
本实施例中所提供的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法如下：(1)、称取氧化钙62g、氧化硅14g、铁尾矿19g、氧化铝5g，混合均匀后将原料放入振动磨中进行粉磨4分钟，细磨后的材料过200目筛的余量不超过8％，细磨后制得混合生料。
所述的铁尾矿为选矿厂磁选之后的废渣，其化学成分以及各成分的质量百分数如下：CaO10～20％，SiO225～70％，Al2O33～10％，TFe2O310～25％，MgO<20％，Na2O+K2O<4％，P2O5<2％，S<3％。
(2)、将细磨后的原料在高温炉内煅烧30～90分钟后出窑，使煅烧的原料在空气中骤冷，并人工助其加速冷却，煅烧温度为1350℃～1450℃，从而制得熟料。
所述的熟料包括以下组分，各组分所占的质量百分比如下：CaO：62％～68％；SiO2：18％～22％；Al2O3：6％～9％；Fe2O3：3％～5％。
(3)、将4g石膏和8g铁尾矿添加至熟料中并混合均匀，重复步骤(1)中的细磨步骤后即制得铁尾矿硅酸盐水泥，本实施例中所制得的铁尾矿硅酸盐水泥的胶砂试块力学性能检测结果如表4所示：
表4铁尾矿水泥胶砂试块力学性能测试结果
由表4可知，本实施例中所制备的铁尾矿硅酸盐水泥的成分及性能指标完全达到GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，所制备的铁尾矿硅酸盐水泥质量优良。

Claims (4)

1.一种铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、原料至少包括以下组分：氧化钙、氧化硅、铁尾矿和氧化铝，各组分的质量百分比为：氧化钙60～70％、氧化硅12～20％、铁尾矿5～20％、氧化铝3～6％，按上述质量比称取原料，混合均匀并细磨；所述的铁尾矿为选矿厂磁选之后的废渣，其化学成分以及各成分的质量百分数如下：CaO10～20％，SiO2 25～70％，Al2O3 3～10％，TFe2O3 10～25％，MgO<20％，Na2O+K2O<4％，P2O5<2％，S<3％；
(2)、将细磨后的原料在高温炉内煅烧30～90分钟后出窑急冷，煅烧温度为1350℃～1450℃，制得熟料；
(3)、将铁尾矿添加至熟料中并混合均匀，所添加的铁尾矿的质量占熟料总质量的1～8％，细磨后制得铁尾矿硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：所述的原料中还添加有三氧化二铁，三氧化二铁的含量不超过原料总质量的3％。
3.根据权利要求1所述的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：步骤(3)中在熟料中还添加有石膏，所述的石膏的添加量不超过熟料总质量的5％。
4.根据权利要求1所述的铁尾矿硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(3)中所述的细磨的具体方法为：将材料放入振动磨中进行粉磨2～4分钟，细磨后的材料过200目筛的余量不超过8％。
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