CN111116071A - 一种铜尾矿矿物掺合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：SiO2，50.64～69.91wt％；Al2O3，13.79～20.45wt％；Fe2O3，6.05～10.34wt％；K2O，3.04～4.79wt％；CaO，2.11～5.67wt％；MgO，1.27～2.13wt％；SO3，0.11～1.16wt％；Na2O，0.18～0.26wt％；CuO，0.13～0.16wt％；Ag2O，0.01～0.03wt％。根据本发明，其通过增加铜尾矿渣的含量，作为粉煤灰在水泥混凝土、水泥砂浆中的替代品，进一步降低了水泥混凝土的生产成本，既解决了环境污染问题，又提高了水泥混凝土的回报利润。

Description

一种铜尾矿矿物掺合料
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种铜尾矿矿物掺合料。
背景技术
伴随采矿业的发展，采矿过程中不可避免的产生各种尾矿渣，尤其突出的是铜尾矿渣，属于固体废弃污染物，时常被当作废料堆放于矿坑周边的山川和河道之中，不仅占地而且还会对当地的土壤及地下水资源造成污染，给人民的生命财产造成重大损失。
在对铜尾矿渣的处理过程中，人们发现铜尾矿渣经过加工处理好后可以作为一种性价比较高的建筑材料使用，例如专利公开号为CN108117292B的发明专利提供了一种铜尾矿渣复合矿物掺合料的制备方法，以质量份计，由以下原料混合制成：磨细铜尾矿渣25-50份、粉煤灰40-60份、活性激发剂0.4-1份、活性矿物掺合料0-35份。该专利中指出根据该专利制得的铜尾矿符合矿物掺合料能够替代价格高昂的粉煤灰在水泥混凝土、水泥砂浆中使用。然而在研究和使用过程中，发明人发现该专利技术中至少存在如下问题：
制备工艺复杂，且混凝土拌合站为了使用铜尾矿复合矿物掺合料还需要增加一套铜尾矿掺合料的输送设备，增大了设备成本，且该制备方法需要改善混凝土拌合站的生产工艺，而铜尾矿复合掺合料中的铜尾矿渣在水泥混凝土中的掺量仅达到5％左右，按照水泥价格为400元/吨，其每吨仅节省了20元，回报与投资比过低。
有鉴于此，实有必要开发一种铜尾矿矿物掺合料，用以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的主要目的是，提供一种铜尾矿矿物掺合料，其通过增加铜尾矿渣的含量，作为粉煤灰在水泥混凝土、水泥砂浆中的替代品，进一步降低了水泥混凝土的生产成本，既解决了环境污染问题，又提高了水泥混凝土的回报利润。
为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：
SiO2，50.64～69.91wt％；
Al2O3，13.79～20.45wt％；
Fe2O3，6.05～10.34wt％；
K2O，3.04～4.79wt％；
CaO，2.11～5.67wt％；
MgO，1.27～2.13wt％；
SO3，0.11～1.16wt％；
Na2O，0.18～0.26wt％；
CuO，0.13～0.16wt％；
Ag2O，0.01～0.03wt％。
可选的，制备所述铜尾矿矿物掺合料的方法包含以下步骤：
步骤1，压滤：
将铜尾矿矿浆泵送到污水处理车间的铜尾矿缓冲槽内，在0.4～0.8MPa的压力下经由给料泵压送入压滤机，在3.0～5.0MPa的压力条件下经压滤机压滤5～8分钟后，即制得所述铜尾矿渣含量为75～80％的固液混合状的铜尾矿滤饼；
步骤2，煅烧：
将步骤1中制得的铜尾矿滤饼输送至水泥回转窑中煅烧，煅烧温度控制在1300～1500℃，煅烧时间控制在1.5～3分钟，即制得铜尾矿矿物掺合料半成品；
步骤3，研磨：
将步骤2中制得的铜尾矿矿物掺合料半成品送入立磨中研磨8～11分钟，即可得到比表面积为476～512m2/kg的铜尾矿矿物掺合料。
进一步地，步骤1中铜尾矿矿浆中铜尾矿渣的质量百分浓度控制在7～9％。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于其通过增加铜尾矿渣的含量，作为粉煤灰在水泥混凝土、水泥砂浆中的替代品，进一步降低了水泥混凝土的生产成本，既解决了环境污染问题，又提高了水泥混凝土的回报利润。
附图说明
图1为根据本发明一个实施方式提出的原铜尾矿渣扫描电子显微镜图；
图2为根据本发明一个实施方式提出的经煅烧后的铜尾矿渣扫描电子显微镜图；
图3为根据本发明一个实施方式提出的铜尾矿矿物掺合料的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例一
一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：
SiO2，69.91wt％；
Al2O3，13.79wt％；
Fe2O3，6.05wt％；
K2O，4.79wt％；
CaO，3.74wt％；
MgO，1.27wt％；
SO3，0.11wt％；
Na2O，0.18wt％；
CuO，0.13wt％；
Ag2O，0.03wt％。
进一步地，本实施例提供一种制备所述铜尾矿矿物掺合料的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，压滤：
将铜尾矿矿浆泵送到污水处理车间的铜尾矿缓冲槽内，在0.6MPa的压力下经由给料泵压送入压滤机，在4.5MPa的压力条件下经压滤机压滤7分钟后，即制得所述铜尾矿渣含量为75％的固液混合状的铜尾矿滤饼；
步骤2，煅烧：
将步骤1中制得的铜尾矿滤饼输送至水泥回转窑中煅烧，煅烧温度控制在1400℃，煅烧时间控制在2分钟，即制得铜尾矿矿物掺合料半成品；
步骤3，研磨：
将步骤2中制得的铜尾矿矿物掺合料半成品送入立磨中研磨10分钟，即可得到比表面积为500m2/kg的铜尾矿矿物掺合料。
进一步地，步骤1中铜尾矿矿浆中铜尾矿渣的质量百分浓度控制在9％。
实施例2
一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：
SiO2，60.16wt％；
Al2O3，20.45wt％；
Fe2O3，7.13wt％；
K2O，3.04wt％；
CaO，5.67wt％；
MgO，2.13wt％；
SO3，0.99wt％；
Na2O，0.26wt％；
CuO，0.16wt％；
Ag2O，0.01wt％。
进一步地，参照图3，本实施例提供一种制备所述铜尾矿矿物掺合料的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，压滤：
将铜尾矿矿浆泵送到污水处理车间的铜尾矿缓冲槽内，在0.8MPa的压力下经由给料泵压送入压滤机，在5.0MPa的压力条件下经压滤机压滤5分钟后，即制得所述铜尾矿渣含量为80％的固液混合状的铜尾矿滤饼；
步骤2，煅烧：
将步骤1中制得的铜尾矿滤饼输送至水泥回转窑中煅烧，煅烧温度控制在1500℃，煅烧时间控制在1.5分钟，即制得铜尾矿矿物掺合料半成品；
步骤3，研磨：
将步骤2中制得的铜尾矿矿物掺合料半成品送入立磨中研磨11分钟，即可得到比表面积为512m2/kg的铜尾矿矿物掺合料。
进一步地，步骤1中铜尾矿矿浆中铜尾矿渣的质量百分浓度控制在8％。
实施例3
一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，其特征在于，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：
SiO2，58.64wt％；
Al2O3，18.16wt％；
Fe2O3，10.34wt％；
K2O，4.12wt％；
CaO，5.21wt％；
MgO，1.98wt％；
SO3，1.16wt％；
Na2O，0.24wt％；
CuO，0.13wt％；
Ag2O，0.02wt％。
进一步地，本实施例提供一种制备所述铜尾矿矿物掺合料的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，压滤：
将铜尾矿矿浆泵送到污水处理车间的铜尾矿缓冲槽内，在0.4MPa的压力下经由给料泵压送入压滤机，在3.0MPa的压力条件下经压滤机压滤8分钟后，即制得所述铜尾矿渣含量为77％的固液混合状的铜尾矿滤饼；
步骤2，煅烧：
将步骤1中制得的铜尾矿滤饼输送至水泥回转窑中煅烧，煅烧温度控制在1300℃，煅烧时间控制在3分钟，即制得铜尾矿矿物掺合料半成品；
步骤3，研磨：
将步骤2中制得的铜尾矿矿物掺合料半成品送入立磨中研磨8分钟，即可得到比表面积为476m2/kg的铜尾矿矿物掺合料。
进一步地，步骤1中铜尾矿矿浆中铜尾矿渣的质量百分浓度控制在7％。
将上述实施例1～实施例3制备的铜尾矿矿物掺合料作为三种掺料制备得到三种水泥混凝土，根据常规掺料制得的水泥混凝土作为对比例1及对比例2，以及根据专利公开号为CN 108117292 B提供的制备方法得到的两种铜尾矿复合掺合料制得的水泥混凝土作为对比例3及对比例4，对上述制得的7种水泥混凝土进行性能测试，获得如表1所示的测试结果及制备成本对比：
表1实施例1～3及对比例的水泥混凝土性能测试结果及制备成本
Figure BDA0002227691510000061
通过表1的对比可以发现，利用根据本发明制得的铜尾矿矿物掺合料作为掺料制备的水泥混凝土，相对利用传统掺料制备的水泥混凝土其力学性能及活性指数得到显著提升(14.2％～18.3％)，相对利用专利公开号为CN 108117292 B制得的铜尾矿复合掺合料作为掺料制备的水泥混凝土其力学性能及活性指数略微提高(1％～5.6％)，但是参照制备成本来看，依据本发明制得的铜尾矿矿物掺合料作为掺料制备的水泥混凝土，无论是相对传统方法制备的还是采用专利公开号为CN 108117292 B制备的水泥混凝土来看，本发明在水泥混凝土制备成本上的降低是非常显著的(最高降低50％)。其中，按本发明的工艺制备的铜尾矿掺合料与CN 108117292 B提供的铜尾矿复合掺合料相比，本发明的制得的水泥混凝土的28d活性指数更高，减少了掺加活性激发剂、粉煤灰和活性矿物掺合料及将复合矿物掺合料拌匀的步骤，更重要的是本发明铜尾矿矿物产掺合料在混凝土中掺量是CN 108117292B的2.50-4.16倍，更有利于铜尾矿大规模资源化利用。
参照图1及图2，煅烧前的铜尾矿渣棱角分明，表面比较光滑，煅烧后的铜尾矿渣表面凹凸不平，结构比较疏松，这证明铜尾矿渣在煅烧过程中发生了物相与结构的变化，众所周知，表面凹凸不平、结构疏松更有利于后续与水泥混凝土的结合，从而提高水泥混凝土的力学性能。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种铜尾矿矿物掺合料，由铜尾矿渣制成，其特征在于，以质量百分比计，所述铜尾矿渣包含：
SiO2，50.64～69.91wt％；
Al2O3，13.79～20.45wt％；
Fe2O3，6.05～10.34wt％；
K2O，3.04～4.79wt％；
CaO，2.11～5.67wt％；
MgO，1.27～2.13wt％；
SO3，0.11～1.16wt％；
Na2O，0.18～0.26wt％；
CuO，0.13～0.16wt％；
Ag2O，0.01～0.03wt％。
2.如权利要求1所述的铜尾矿矿物掺合料，其特征在于，制备所述铜尾矿矿物掺合料的方法包含以下步骤：
步骤1，压滤：
将铜尾矿矿浆泵送到污水处理车间的铜尾矿缓冲槽内，在0.4～0.8MPa的压力下经由给料泵压送入压滤机，在3.0～5.0MPa的压力条件下经压滤机压滤5～8分钟后，即制得所述铜尾矿渣含量为75～80％的固液混合状的铜尾矿滤饼；
步骤2，煅烧：
将步骤1中制得的铜尾矿滤饼输送至水泥回转窑中煅烧，煅烧温度控制在1300～1500℃，煅烧时间控制在1.5～3分钟，即制得铜尾矿矿物掺合料半成品；
步骤3，研磨：
将步骤2中制得的铜尾矿矿物掺合料半成品送入立磨中研磨8～11分钟，即可得到比表面积为476～512m2/kg的铜尾矿矿物掺合料。
3.如权利要求2所述的铜尾矿矿物掺合料，其特征在于，步骤1中铜尾矿矿浆中铜尾矿渣的质量百分浓度控制在7～9％。
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