CN109534704A - 一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，属于矿物加工和环境保护领域。具体包括如下步骤：(1)P·Ⅱ525水泥的制备：将熟料、二水石膏、高炉矿渣均匀混合后进行球磨；(2)活化尾矿的制备：将金尾矿、粉煤灰、激发剂按照一定比例均匀混合后球磨；(3)尾矿水泥的制备：将活化尾矿与P·Ⅱ525水泥按一定配比混合均匀得到尾矿水泥。本发明采用活化的金尾矿与粉煤灰一起代替部分水泥，降低了原料成本的同时提高了尾矿的利用率。本发明所制备的水泥结构致密，性能优异，减少了天然资源的消耗量，提供了一种绿色环保的金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法。

Description

一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法
技术领域
本发明属于矿物加工和环境保护领域，特别是涉及一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法。
背景技术
环境与资源问题是当今世界面临的两大主要问题，人类社会的发展在消耗大量资源的同时也污染了环境，金属矿山尾矿污染便是其中之一。随着人们对环境保护意识的不断加强，许多技术人员围绕尾矿的开发和再利用开展了大量的工作，取得了一些成绩。但从总体上看，尾矿的再利用水平低，应用范围还非常有限。因此，对金属矿山尾矿的综合利用，已成为环境保护和金属矿山资源综合利用的一个重要课题。
尾矿是天然矿石在选矿工艺的加工过程后，经提取有用组分而产生的一类工业固体废弃物。我国金属矿山每年的尾矿排放量很大，而由于尾矿堆存而导致的安全、资源浪费和环境问题影响也在不断加深。因此，研究处理尾矿的新途径，提高其综合利用率，来取代传统的尾矿地表堆存处理方式势在必行。
石英脉型金矿是我国金属矿山硅质尾矿的主要类型之一，化学成分主要以SiO2为主，含量大于60％-80％，SiO2、Al2O3和Fe2O3的总量超过85％，并含有少量Na2O、K2O、CaO、MgO等碱性氧化物，烧失量低，硫含量低。硅质尾矿的化学成分与天然火山灰物质相似，具有潜在的火山灰活性，在活化后可以与Ca(OH)2反应，发挥火山灰活性，制备以尾矿成分为主的火山灰质硅酸盐水泥。
发明内容
本发明提供了一种金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法。解决矿山金尾矿综合回收利用的问题，同时符合水泥行业节能减排的要求。本发明所采用的技术方案是：
一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)P·Ⅱ525水泥的制备：按质量百分数将90％的熟料、5％的二水石膏和5％高炉矿渣混合均匀，放入行星式球磨机中进行球磨，调节转速为400r/min，粉磨时间为9min，获得P·Ⅱ525水泥；
(2)活化尾矿的制备：按质量百分数将46-95％的金尾矿、0-47％的粉煤灰和5-8％的激发剂混合均匀，放入行星式球磨机中，调节转速400r/min，粉磨时间为10-60min，获得活化金尾矿；
(3)尾矿水泥的制备：按照质量百分数将10％-40％的步骤(2)所得活化尾矿与60％-90％的步骤(1)制备的P·Ⅱ525水泥混合均匀得到金尾矿水泥。
步骤(1)所得P·Ⅱ525水泥的比表面积为460±5m2/kg。
优选的，步骤(1)中二水石膏为工业级，含量大于98％。
优选的，步骤(1)中所述高炉矿渣为粒化高炉矿渣。
步骤(2)中所得活化尾矿的比表面积为600-1200m2/kg。
优选的，步骤(2)中所述激发剂为氧化钙、硅酸钠或硫酸钠中的一种。
优选的，按质量分数步骤(2)中金尾矿的化学组成为SiO273.45％、Al2O313.79％、Na2O3.06％、K2O5.36％、CaO1.07％、Fe2O31.12％、MgO＜0.08％、S0.06％、LOI2.00％。
优选的，步骤(2)中粉煤灰为二级粉煤灰，其化学组成为SiO251.27％、Al2O333.79％、Na2O0.43％、K2O1.13％、CaO3.36％、Fe2O33.60％、MgO0.8％、TiO21.32％、S0.29％、LOI4.00％。
一种利用金尾矿制备的水泥，是由下述组分及质量分数的原料制备而成的：活化金尾矿20％-50％，粉煤灰0％-30％，P·Ⅱ525水泥40％-90％。
有益效果：本发明是以机械活化作用，即高能球磨活化金尾矿，并辅以粉煤灰以提高混合物料的细化比例，从而增强其水化性能，除了利用机械力化学作用以外，在粉磨过程中适当添加化学活化剂，如碱金属盐类，可以提高其水化活性，活化剂的添加能够增强物料的火山灰活性。本发明采用活化的金尾矿与粉煤灰一起代替部分水泥，降低了水泥成本的同时提高了尾矿的利用率。选用常见的化学激发剂，不仅使用成本低，同时又有效提高了活化的金尾矿与粉煤灰的活性，所制备的水泥结构致密，性能优异，其强度可达到火山灰质硅酸盐水泥P·P 42.5强度等级要求。本发明减少了天然资源的消耗量，提供了一种绿色环保的水泥制备方法，对保护生态环境和促进循环经济的发展有良好的推动作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
本实施例一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)P·Ⅱ525水泥的制备：按质量百分数将90％的熟料、5％的二水石膏和5％高炉矿渣混合均匀，放入行星式球磨机中进行球磨，调节转速为400r/min，粉磨时间为9min，获得P·Ⅱ525水泥；
(2)活化尾矿的制备：按质量百分数将95％的金尾矿和5％的激发剂混合均匀，放入行星式球磨机中，调节转速400r/min，粉磨时间为10min，获得活化金尾矿；
(3)尾矿水泥的制备：按照质量百分数将10％的步骤(2)所得活化尾矿与90％的步骤(1)制备的P·Ⅱ525水泥混合均匀得到金尾矿水泥。
步骤(1)所得P·Ⅱ525水泥的比表面积为462.80m2/kg。
步骤(1)中二水石膏为工业级，含量大于98％。
步骤(1)中所述高炉矿渣为粒化高炉矿渣。
步骤(2)中所得活化尾矿的比表面积为664.1m2/kg。
步骤(2)中所述激发剂为氧化钙。
按质量分数步骤(2)中金尾矿的化学组成为SiO273.45％、Al2O313.79％、Na2O3.06％、K2O5.36％、CaO1.07％、Fe2O31.12％、MgO＜0.08％、S0.06％、LOI2.00％。
一种利用金尾矿制备的水泥，是由下述组分及质量分数的原料制备而成的：活化金尾矿10％，粉煤灰0％，P·Ⅱ525水泥90％。
实施例2-实施例12
实施例2至实施例12，其制备方法同实施例1，仅粉磨时间以及活化尾矿的制备和尾矿水泥的制备部分原料配比不同，具体成分配比见表1-表2：
表1活化尾矿原料配比
表2尾矿水泥原料配比
测试例1
为进一步验证所得水泥的性能，本发明根据GB/T 17671-1999(ISO)进行水泥胶砂强试验，按照GB/T 1346-2011要求测定水泥标准稠度用水量、凝结时间及安定性。所得性能测试结果如表3所示：
表3水泥性能测试
根据表3水泥试件的性能测定结果，尾矿与粉煤灰联合粉磨活化后，表现出不同的活性差异，以不同比例制备水泥时，实施例的强度、水泥凝结时间、标准稠度用水量和安定性均满足《通用硅酸盐水泥标准》(GB175-2007)，强度达到了火山灰质硅酸盐水泥P·P42.5强度等级要求。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)P·Ⅱ525水泥的制备：按质量百分数将90％的熟料、5％的二水石膏和5％高炉矿渣混合均匀，放入行星式球磨机中进行球磨，调节转速为400r/min，粉磨时间为9min，获得P·Ⅱ525水泥；
(2)活化尾矿的制备：按质量百分数将46-95％的金尾矿、0-47％的粉煤灰和5-8％的激发剂混合均匀，放入行星式球磨机中，调节转速400r/min，粉磨时间为10-60min，获得活化金尾矿；
(3)尾矿水泥的制备：按照质量百分数将10％-40％的步骤(2)所得活化尾矿与60％-90％的步骤(1)制备的P·Ⅱ525水泥混合均匀得到金尾矿水泥。
2.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)所得P·Ⅱ525水泥的比表面积为460±5m2/kg。
3.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)中二水石膏为工业级，含量大于98％。
4.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)中所述高炉矿渣为粒化高炉矿渣。
5.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中所得活化尾矿的比表面积为600-1200m2/kg。
6.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中所述激发剂为氧化钙、硅酸钠或硫酸钠中的一种。
7.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，按质量分数步骤(2)中金尾矿的化学组成为SiO273.45％、Al2O313.79％、Na2O3.06％、K2O5.36％、CaO1.07％、Fe2O31.12％、MgO＜0.08％、S0.06％、LOI2.00％。
8.根据权利要求1所述利用金尾矿制备水泥的尾矿资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中粉煤灰为二级粉煤灰，其化学组成为SiO251.27％、Al2O333.79％、Na2O0.43％、K2O1.13％、CaO3.36％、Fe2O33.60％、MgO0.8％、TiO21.32％、S0.29％、LOI4.00％。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述方法制备的水泥，其特征在于，是由下述组分及质量分数的原料制备而成的：活化金尾矿10％-50％，粉煤灰0％-30％和P·Ⅱ525水泥40％-90％。
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