CN108996929A

CN108996929A - 一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法

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Publication number: CN108996929A
Application number: CN201810954237.1A
Authority: CN
Inventors: 黄林海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2018-12-14

Abstract

本发明公开了一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，包括以下步骤：步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到攀钢选钛尾矿细砂；步骤二，将步骤一中的攀钢选钛尾矿与无水氯化钙、蛋壳粉末混合搅拌均匀，经过热处理后备用；步骤三，将步骤二中得到的混合粉末加入水泥熟料中，搅拌均匀后得到高性能水泥。本发明合理利用了矿山尾矿，减少了矿山尾矿环境污染，减少了矿山尾矿制作水泥的金属溶出物。

Description

一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法

技术领域

本发明涉及矿山尾矿处理领域，具体涉及一种矿山尾矿制作高性能水泥的方法。

背景技术

矿山尾矿是指原矿经过选别作业处理后，其主要成分已在精矿中富集，有的经过中和处理后，矿石的次要成分或其他伴生金属也得到回收后剩余的含有用成分很低的这部分产物，或叫最终尾矿。在矿山尾矿中仍然含有现代技术水平难于提取的有用成分，但将来有可能成为再利用的原料。

随着经济的发展，对矿产品需求大幅度增加，矿业开发规模随之加大，产生的选矿尾矿数量将不断增加；加之许多可利用的金属矿品位日益降低，为了满足矿产品日益增长的需求，选矿规模越来越大，因此产生的选矿尾矿数量也将大量增加，而大量堆存的尾矿，给矿业、环境及经济等造成不少难题，主要有：

(1)矿产资源费严重。由于尾矿中不仅含有可再选的金属矿和非金属矿等有用组分，而且就是不可再选的最终尾矿也有不少用途，因此浪费于尾矿中的有用组分数量是相当可观的。

(2)堆存尾矿占用大量土地、堆存投资巨大。国内外对于尾矿的处理，不论尾矿中有用矿物是否有回收价值，大都是在地面予以堆存。尾矿的堆存不仅占用了大量的耕地，还容易造成矿区环境污染、水土流失、植被破坏等。

(3)尾矿对自然生态环境的影响。尾矿对自然生态环境的影响具体表现在：①尾矿堆存时易流动和塌漏，造成植被破坏和伤人事故，尤其在雨季极易引起塌陷和滑坡。尾矿库坝体较高，存在不安全隐患。②尾矿成分及残留选矿药剂对生态环境的破坏严重，尤其是含重金属的尾矿，其中硫化物产生酸性水进一步淋浸重金属，其流失将对整个生态环境造成危害。

目前，对尾矿治理与利用最为简单可行的几种方法为：一是覆土造田。在土壤比较充足的地区可采用压10－20厘米土的方法而后进行种植，覆土造田，扩大耕地面积，这种方法适用于呈山谷形的尾矿库。多年来，这种方法已得到肯定。但也有因压的土层较薄，造成粉尘二次危害的。其次是充分利用有机生物，在可降解固化废料选择、基质、选择种子吸收矿山尾矿中的可以用物质。它克服了占用大量土层、受尾矿形状所限治理不便等弊端。同时在沙漠治理等方面也大有可为。

最后用尾矿开发建筑材料。矿尾矿中某些硅砂、砂岩或脉石英可被利用。用尾矿制砖也是很好的利用方法，掺加一定量的石灰制成砖坯，然后送入碳化室，通入CO2碳化成砖，不但增加砖的压强，减少取土毁地，而且经济效益也相当可观。尾矿还可以制造平板玻璃及各种保温、隔热、隔音材料。此外，从尾矿中提取有用金属技术也已被利用。目前已有技术利用矿山尾矿制作水泥材料，制作出的水泥具备良好的耐折抗压性能，然而，其凝结时间较长，容易产生浮粉，且长期下来会产生一定的重金属溶出量，易造成周边环境破坏。

因此，针对上述问题，开发出一种经济环保、凝结时间短、重金属不易溶出的利用矿山尾矿制作水泥的方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，从而减少了矿山尾矿的环境污染，且适当减少了利用矿山尾矿制作的水泥的凝结时间、避免了重金属的溶出。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到攀钢选钛尾矿细砂；攀钢选钛尾矿含有V、Ti、Co、Ni、Ga、Sc等多种金属，主要矿物成分由硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐和微量金属矿物组成，化学成分以SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃、K₂O、Na₂O为主，是建筑、陶瓷、玻璃等工业的重要矿物原料。本申请选用攀钢选钛尾矿作为主要水泥原料，制作出的水泥性能不仅符合GB1346-77的规定，而且优于一般水泥，但是水泥使用时间长后会产生重金属溶出和浮粉问题。

步骤二，将步骤一中的攀钢选钛尾矿与无水氯化钙、蛋壳粉末混合搅拌均匀，经过热处理后备用；蛋壳粉末的主要成分是碳酸钙，其含有少量蛋壳内膜层的胶状物质，在水泥制作过程中加入蛋壳粉末，能够提升水泥成品的使用粘性，同时较低水泥重金属的溶出。热处理能够使原料之间形成混合系统，提升整体的结合性能，这样制成的水泥成品的性质也更加稳定、更耐用。

步骤三，将步骤二中得到的混合粉末加入水泥熟料中，搅拌均匀后得到高强度水泥。

进一步地，所述水泥熟料的质量百分比为50~60%，无水氯化钙的质量百分比3~6%，蛋壳粉末的质量百分比5~10%，攀钢选钛尾矿的质量百分比25%~40%。

进一步地，所述步骤三中水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。

进一步地，所述步骤一中攀钢选钛尾矿细砂的粒径为0.5~0.8mm。

进一步地，所述步骤二中蛋壳粉末由废蛋壳经物理方法粉碎研磨后得到，其筛选粒径为0.2~0.6mm。

进一步地，所述步骤二中热处理温度为70~90℃，处理时间为1~2h。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.将攀钢选钛尾矿作为水泥制作材料，既合理利用了矿山尾矿废渣，减少了环境污染，又提升了水泥的强度等性能。

2.本发明的水泥制作方法简单，水泥成品强度高、无浮粉，几乎不产生金属溶出物，能够实现连续生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于攀钢选钛尾矿目前的推存花费高、占地面积大、里面的重金属易造成环境污染的问题，本发明选用攀钢选钛尾矿作为制作水泥的主要原料，再加入水泥熟料制作水泥，既解决了矿山金属尾矿难处理的问题，又节省了水泥熟料的用量。然而，仅仅用水泥熟料和攀钢选钛尾矿制作出的水泥强度低，且易浮粉和易产生重金属溶出物，因此，需要在水泥材料里面添加一些添加粉末来提升增强制作出的水泥强度与粘结度，避免产生浮粉和金属物溶出现象。

作为一个优选的实施例，本发明选用蛋壳粉末和无水氯化钙作为水泥的添加原料。蛋壳粉末由废弃的蛋壳粉碎制成，蛋壳的主要成分是碳酸钙。可用于建筑使用，既节省了材料又能够保护环境，蛋壳内层有一层胶状膜物质，其会随着蛋壳一起粉碎，钙胶状物质遇水后具有粘性，其能够提高尾矿与水泥熟粉之间的结合性能，提升水泥的粘性，经试验，其能够降低利用尾矿制作水泥的金属溶出物。无水氯化钙氯离子与钙离子形成的盐。无水氯化钙有强吸湿性，用于各种物质的干燥剂，此外还用作马路防尘，土质改良剂，冷冻剂，净水剂，上桨剂。它是一种广泛使用的化学试剂、医药原料、食品添加剂、饲料添加剂及制造金属钙的原料。

在本发明中，攀钢选钛尾矿、无水氯化钙与蛋壳粉末先进行混合预处理，当三种粉末混合之后，会形成一个具备高强度、高机械性且高防浮粉的粘结体系，在一个优选的实施例中，将三种混合粉末进行热处理之后再进行使用，将混合搅拌均匀的混合粉末加热到70~90℃处理1~2h，再冷却后备用，经过热处理的混合粉末具备更高的耐热性能，放置天气过热导致水泥脱落的问题。此时，再将冷却后的混合粉末加入水泥熟料中，会形成一个良好的共存体系，使制作出的水泥具有高机械性能的同时几乎不会发生浮粉和金属物溶出现象。

作为优选，本发明中的水泥熟料、攀钢选矿尾矿、蛋壳粉末和无水氯化钙的混合比例以质量百分比计，包括水泥熟料50~60%，攀钢选钛尾矿25%~40%，蛋壳粉末5~10%，无水氯化钙3~6%，在这个范围内制作出的水泥成品，皆具备良好的机械性能，且没有发生浮粉现象，尾矿中的金属物质也几乎没有发生溶出现象。

实施例1

本发明的一个实施例提供一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，包括以下步骤：

步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到粒径为0.6mm的攀钢选钛尾矿细砂；

步骤二，取3%无水氯化钙、5%蛋壳粉末与32%攀钢选钛尾矿混合搅拌均匀，经过70℃热处理2h，冷却后得到混合粉末；

步骤三，取60%水泥熟料，将步骤二中得到的混合粉末加入到水泥熟料中，搅拌均匀后得到高性能水泥。

本发明的另一实施例提出一种高性能水泥，由实施例1的方法制得。依据GB/T17671和GB/T 1346测试复合水泥的物理性能，依据GB/T 30810测试复合水泥的重金属溶出量，标准稠度用水量为24%，测试结果为：初凝时间62min，终凝时间105min，体积安定性合格，3天抗折强度7.6MPa，30天抗折强度9.3MPa，3天抗压强度34.5 MPa，30天抗压强度70.6MPa。金属V、Ti、Co、Ni、Ga、Sc溶出量均小于0.02mg/mL，未发现浮粉。

实施例2

步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到粒径为0.5mm的攀钢选钛尾矿细砂；

步骤二，取6%无水氯化钙、10%蛋壳粉末与25%攀钢选钛尾矿混合搅拌均匀，经过80℃热处理1.5h，冷却后得到混合粉末；

步骤三，取59%水泥熟料，将步骤二中得到的混合粉末加入到水泥熟料中，搅拌均匀后得到高性能水泥。

本发明的另一实施例提出一种高性能水泥，由实施例2的方法制得。依据GB/T17671和GB/T 1346测试复合水泥的物理性能，依据GB/T 30810测试复合水泥的重金属溶出量，标准稠度用水量为24%，测试结果为：初凝时间59min，终凝时间112min，体积安定性合格，3天抗折强度6.4MPa，30天抗折强度8.5MPa，3天抗压强度32.1 MPa，30天抗压强度69.8MPa。金属V、Ti、Co、Ni、Ga、Sc溶出量均小于0.01mg/mL，未发现浮粉。

实施例3

步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到粒径为0.8mm的攀钢选钛尾矿细砂；

步骤二，取4%无水氯化钙、8%蛋壳粉末与40%攀钢选钛尾矿混合搅拌均匀，经过90℃热处理1h，冷却后得到混合粉末；

步骤三，取48%水泥熟料，将步骤二中得到的混合粉末加入到水泥熟料中，搅拌均匀后得到高性能水泥。

本发明的另一实施例提出一种高强度水泥，由实施例3的方法制得。依据GB/T17671和GB/T 1346测试复合水泥的物理性能，依据GB/T 30810测试复合水泥的重金属溶出量，标准稠度用水量为24%，测试结果为：初凝时间68min，终凝时间109min，体积安定性合格，3天抗折强度8.5MPa，30天抗折强度9MPa，3天抗压强度35.3 MPa，30天抗压强度72.8MPa。金属V、Ti、Co、Ni、Ga、Sc溶出量均小于0.01mg/mL，未发现浮粉。

本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将提取氧化钛后的攀钢选钛尾矿进行筛选，得到攀钢选钛尾矿细砂；

步骤二，将步骤一中的攀钢选钛尾矿与无水氯化钙、蛋壳粉末混合搅拌均匀，经过热处理后备用；

步骤三，将步骤二中得到的混合粉末加入水泥熟料中，搅拌均匀后得到高性能水泥。

2.根据权利要求1所述的利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，所述水泥熟料的质量百分比为50~60%，无水氯化钙的质量百分比3~6%，蛋壳粉末的质量百分比5~10%，攀钢选钛尾矿的质量百分比25%~40%。

3.根据权利要求1所述的利用矿山尾矿制作的高性能水泥的方法，其特征在于，所述步骤三中水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。

4.根据权利要求1所述的利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，所述步骤一中攀钢选钛尾矿细砂的粒径为0.5~0.8mm。

5.根据权利要求1所述的利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，所述步骤二中蛋壳粉末由废蛋壳经物理方法粉碎研磨后得到，其筛选粒径为0.2~0.6mm。

6.根据权利要求1所述的利用矿山尾矿制作高性能水泥的方法，其特征在于，所述步骤二中热处理温度为70~90℃，处理时间为1~2h。