CN105198247A

CN105198247A - 利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法

Info

Publication number: CN105198247A
Application number: CN201510585645.0A
Authority: CN
Inventors: 王忠红; 郭客; 陈巍; 刘炳宇; 刘政东; 高景俊; 刘晓明; 宋仁峰; 程杰
Original assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Current assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及一种利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法，其特征在于，其主要由下述重量配比的原料混合而成：烧结脱硫灰渣17％~22％、水泥熟料2％~4％、冶炼水淬渣73％~80.5％和0.5%~1.0%的外加剂。其制备方法包括以下步骤：将冶炼水淬渣送入烘干设备，加热到800℃~1000℃，烘干至含水率<1%，烘干成冶炼水淬渣粉后储存至给料仓；再将其余原料按上述重量配比分别通过连接各自料仓的电子皮带称称重后，放料至皮带运输机运至球磨设备系统进行混合研磨制成全尾砂胶凝材料；将全尾砂胶凝材料采用气力运送至成品罐。本发明的全尾砂胶凝材料的胶结充填体强度高，与32.5普通硅酸盐水泥相比，充填体强度能够提高到1.2~1.8倍，而胶凝材料的成本只是普通硅酸盐水泥的55%~65%。

Description

利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法

技术领域

本发明涉及一种矿用全尾砂充填胶凝材料，具体是一种利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法。

背景技术

充填采矿法一般应用于贵重金属或有色金属矿产资源开采。近年来，为了保护环境及深层地下采矿的需要，充填采矿法已经在铁矿山获得越来越广泛应用。由于铁金属价值低，充填采矿成本高，目前以普通硅酸盐水泥作为充填胶凝材料进行充填法开采，全尾砂胶结充填体强度非常低，全尾砂浆的流动性差，管道输送阻力大，导致料浆的输送浓度低和要求胶砂比高，从而造成充填采矿成本高，给铁矿山充填法开采带来严峻的经济效益问题。目前很多矿山采用分级尾砂充填，不仅尾砂利用率低，而且还增加加工工艺和生产成本。尤其分级排放的细颗粒尾砂在地表堆放，存在对环境的二次污染，并潜在溃坝泥石流等地质灾害。开发适用于含泥量高的选矿全尾砂充填材料的低成本和高强度新型充填胶凝材料，是解决全尾砂充填采矿的关键技术，是我国目前正在开发建设中的大型贫铁矿资源开发的必由之路。

发明内容

本发明是利用炼焦干法或半干法脱硫生产排放的烧结脱硫灰渣废弃物，与少量的水泥熟料和外加剂制备成复合激发剂，对于潜在活性的冶炼水淬渣粉进行复合激发，由此提供一种利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料及方法。

上述目的是通过以下方案实现的：

本发明利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于，其主要由下述重量配比的原料混合而成：烧结脱硫灰渣17％~22％、水泥熟料2％~4％、冶炼水淬渣73％~80.5％和0.5%~1.0%的外加剂。

所述烧结脱硫灰渣的粒度分布特征值为：d₁₀＝13.46~15.46μm、d₅₀＝38.3~40.01μm、d₉₀＝72.68~80.25μm，d_av＝42.17~44.19μm，比表面积2326.46~2435.96cm²/cm³；起主要激发作用的SO₃含量为20%~25%。

所述水泥熟料的CaO的重量百分比含量80%，其粒度分布分布为：d₁₀＝3.97~5.06μm、d₅₀＝8.06~13.68μm、d₉₀＝22.19~42.21μm，d_av＝11.09~24.55μm，比表面积5720.68~8377.99cm²/cm³。

所述冶炼水淬渣粉的粒度分布为：d₁₀＝4.0~5.0μm、d₅₀＝10.0~11.3μm、d₉₀＝40.81~45.0μm，d_av＝17~20μm。冶炼水淬渣粉质量系数≥1.70且为碱性矿渣。

所述外加剂为工业芒硝，芒硝中的重要成分NaSO₄含量≥80%。

本发明一种制备如权利要求1所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料的方法，包括以下步骤：

（1）将原料之一的冶炼水淬渣73％~80.5％送入烘干设备，加热到800℃~1000℃进行烘干，烘干至含水率<1%，将烘干的冶炼水淬渣粉后储存至给料仓；

（2）再将其余原料按下列重量配比：烧结脱硫灰渣17％~22％、水泥熟料2％~4％和0.5%~1.0%的外加剂分别通过连接各自料仓的电子皮带称称重后，放料至皮带运输机运至球磨设备系统进行混合研磨制成全尾砂胶凝材料；

（3）将全尾砂胶凝材料采用气力运送至成品罐。

本发明的优点是：

以炼焦过程中采用干法或半干法脱硫回收的烧结脱硫灰渣为主要激发剂材料，并利用少量的水泥熟料和早强剂制备复合激发剂，对具有潜在活性的水淬渣粉进行复合激发产生胶凝作用，在水化作用下结石硬化，

这种全尾砂胶凝材料能够适用于含泥量高的全尾砂充填骨料，在少量水泥熟料产生的碱环境中，利用炼焦烧结脱硫废弃物作为硫酸盐激发材料，对大掺量的冶炼水淬渣粉进行复合激发，使得冶炼水淬微粉的水化反应快，早期强度高。

以烧结脱硫灰渣为主要原料的复合激发剂，其材料来源广，且易粉磨，材料加工成本低。

本发明全尾砂胶凝材料与传统的水泥胶凝材料相比，其主要材料为冶炼水淬渣和烧结脱硫灰渣，其掺量>95%，仅含有<5%少量的水泥熟料。因此，不仅胶凝材料的成本低，能够适用于含泥量大的全尾砂充填骨料，而且还能够将冶炼水淬渣和脱硫灰渣等进行资源化利用，属于一种绿色环保的新型充填胶凝材料。另外，由冶炼水淬渣粉和烧结脱硫灰渣开发的全尾砂胶凝材料，能够适应-37μm含泥量较高（20%~30%）的全尾砂充填料，不仅胶结充填体强度高，而且充填料浆的流动性好，因此管道输送阻力小，能够实现充填料浆的高浓度管道自流输送，输送料浆的质量浓度可提高到70%~72%。

本发明的全尾砂胶凝材料的胶结充填体强度高，与32.5普通硅酸盐水泥相比，充填体强度能够提高到1.2~1.8倍，而胶凝材料的成本只是普通硅酸盐水泥的55%~65%。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实例是利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，包括下列重量百分比原料混合而成：3%水泥熟料、20%烧结脱硫灰渣、76.5%冶炼水淬渣粉，0.5%工业芒硝。灰砂比为1:6，质量浓度为70%。其中水泥熟料CaO的重量百分比含量为81%。将水泥熟料、烧结脱硫灰渣、冶炼水淬渣按照上述配比进行均匀混合，并通过高温炉加热到950℃对原材料烘干，然后通过运料皮带进入球磨机进行粉磨。粉磨的水泥熟料的粒度分布为d₁₀＝4.83μm、d₅₀＝11.86μm、d₉₀＝38.64μm，d_av＝17.83μm，比表面积6359.29cm²/cm³；烧结脱硫灰渣中三氧化硫含量达到25％，烧结脱硫灰渣的粒度分布为d₁₀＝13.46μm、d₅₀＝40.01μm、d₉₀＝80.25μm，d_av＝44.19μm，比表面积2435.96cm²/cm³；冶炼水淬渣粉的碱度系数为1.01，质量系数为1.85，渣粉的粒度分布为d₁₀＝4.53μm，d₅₀＝10.67μm，d₉₀＝43.81μmd_av＝18.13μm，全尾砂d₁₀＝5.49μm、d₅₀＝49.43μm、d₉₀＝77.11μm，d_av＝102.12μm，比表面积2978.58cm²/cm³。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将上述原料的冶炼水淬渣76.5％送入烘干设备，加热到950℃左右进行烘干，烘干后的材料含水率为0.8%。将烘干后的物料储存至给料仓；

（2）再将其余原料按下列重量配比：烧结脱硫灰渣20％、水泥熟料3％和0.5%的外加剂原料分别通过连接各自料仓的电子皮带称称重后，放料至皮带运输机运至球磨设备系统进行混合研磨制成全尾砂胶凝材料；

（3）将全尾砂胶凝材料采用气力运送至成品罐。

试验结果：7d为0.386MPa，28d为2.317MPa，分别是32.5^#水泥材料的1.22倍和1.71倍。28d的胶结充填体的膨胀率为3.23%。

实施例2

本实例利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料：其原料重量配比为：4%水泥熟料、17%烧结脱硫灰渣、79%冶炼水淬渣和1.0%的芒硝，灰砂比为1:6，质量浓度为70%。其中水泥熟料中CaO的重量百分比含量为83%。将水泥熟料、烧结脱硫灰渣和冶炼水淬渣，按上述配比均匀混合，并通过900℃左右高温烘干炉对原材料进行烘干，烘干后的物料含水率0.5%，然后采用球磨机进行粉磨。粉磨后的水泥熟料粒度分布为d₁₀＝4.83μm、d₅₀＝11.86μm、d₉₀＝38.64μm，d_av＝17.83μm，比表面积6359.29cm²/cm³；烧结脱硫灰渣中SO₃含量达到23％，粉磨后的烧结脱硫灰渣的粒度分布为d₁₀＝15.46μm、d₅₀＝38.83μm、d₉₀＝72.68μm，d_av＝42.17μm，比表面积2326.46cm²/cm³；冶炼水淬渣粉的碱度系数为1.03，质量系数为1.75，粉磨的冶炼水淬渣粉的粒度分布为d₁₀＝4.53μm，d₅₀＝10.67μm，d₉₀＝43.81μm，d_av＝18.13μm；全尾砂d₁₀＝6.86μm、d₅₀＝50.85μm、d₉₀＝225.24μm，d_av＝83.47μm，比表面积2978.58cm²/cm³，-37μm尾砂的含量达28%。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将上述原料79％的冶炼水淬渣送入烘干炉，加热到900℃左右烘干，烘干的冶炼水淬渣的含水率<0.5%后储存至给料仓；

（2）再将其余原料按下列重量配比：烧结脱硫灰渣17％、水泥熟料4％和0.5%的外加剂原料分别通过连接各自料仓的电子皮带称称重后，放料至皮带运输机运至球磨设备系统进行混合研磨制成全尾砂胶凝材料；

（3）将全尾砂胶凝材料采用气力运送至成品罐。

试验结果7d单轴抗压强度为0.218MPa，28d为3.870MPa，分别是32.5水泥材料的1.2倍和1.84倍。28d的胶结充填体膨胀率为2.53%。

本发明利用炼焦厂烧结脱硫灰渣作为主要激发剂材料，与少量的水泥熟料和外加剂复合制备的复合激发剂，对具有潜在活性的冶炼水淬渣粉进行复合激发，使其产生水化反应，由此获得与水泥胶凝材料具有相同的水硬化特性的胶新型充填胶凝材料。

本发明的全尾砂胶凝材料的全尾砂胶结充填体强度高，与32.5普通硅酸盐水泥相比，充填体强度能够提高到1.2~1.8倍，而全尾砂充填胶凝材料的成本是普通硅酸盐水泥的55%~65%。

Claims

1.一种利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于，其主要由下述重量配比的原料混合而成：烧结脱硫灰渣17％~22％、水泥熟料2％~4％、冶炼水淬渣73％~80.5％和0.5%~1.0%的外加剂。

2.根据权利要求１所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于：所述烧结脱硫灰渣的粒度分布特征值为：d₁₀＝13.46~15.46μm、d₅₀＝38.3~40.01μm、d₉₀＝72.68~80.25μm，d_av＝42.17~44.19μm，比表面积2326.46~2435.96cm²/cm³；起主要激发作用的SO₃含量为20%~25%。

3.根据权利要求１所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于，所述水泥熟料的CaO的重量百分比含量≥80%，其粒度分布分布为：d₁₀＝3.97~5.06μm、d₅₀＝8.06~13.68μm、d₉₀＝22.19~42.21μm，d_av＝11.09~24.55μm，比表面积5720.68~8377.99cm²/cm³。

4.根据权利要求1所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于，所述的冶炼水淬渣粉的粒度分布为：d₁₀＝4.0~5.0μm、d₅₀＝10.0~11.3μm、d₉₀＝40.81~45.0μm，d_av＝17~20μm，冶炼水淬渣粉的质量系数不小于1.70且为碱性矿渣。

5.根据权利要求1所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料，其特征在于，所述外加剂为工业芒硝，芒硝中的重要成分NaSO₄含量不小于80%。

6.一种制备如权利要求1所述的利用烧结脱硫灰渣制备全尾砂胶凝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将原料之一的冶炼水淬渣73％~80.5％送入烘干设备，加热到800℃~1000℃，烘干至含水率<1%，烘干成冶炼水淬渣粉后储存至给料仓；

（2）再将其余原料按下列重量配比：烧结脱硫灰渣17％~22％、水泥熟料2％~4％和0.5%~1.0%的外加剂原料分别通过连接各自料仓的电子皮带称称重后，放料至皮带运输机运至球磨设备系统进行混合研磨制成全尾砂胶凝材料；

（3）将全尾砂胶凝材料采用气力运送至成品罐。