CN111170662A - 一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法 - Google Patents

一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，涉及水泥制备技术领域，针对现有生产低碱水泥用原料成本高昂的问题，提出如下方案，包括，由以下重量份的原料经配料、球磨、煅烧制备而成：石灰石85‑89份，砂岩3‑10份，铁矿采矿废土0‑8份，铁质校正料1‑3份。本发明利用铁矿采矿废土作为生产低碱水泥用原料，制备了合格的低碱水泥，不仅回收利用了大量铁矿采矿废土，变废为宝，提高了矿产资源利用率，有效地缓解铁矿采矿废土堆存带来的大量生态环境问题，对节约能源、加强环保均有极大的促进作用，而且本发明方法成本低廉，能耗低，有利于提高低碱水泥的产量。

Description

一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法
技术领域
本发明涉及水泥制备技术领域，尤其涉及一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法。
背景技术
低碱水泥是指水泥中氧化钾、氧化钠的含量以等当量氧化钠计不超过0.6%。使用低碱水泥是预防混凝土中碱集料反应的主要途径之一。采用低碱水泥能够有效地避免水泥砼体的开裂和崩塌。低碱水泥的生产主要通过两种途径：一是旁路放风，将水泥窑中内循环的碱，在其没有凝聚前通过旁路放风排出窑外，减少窑内的碱含量。但旁路防风法需另外添置设备，且熟料热耗高，收集下来的富含碱、氯、硫的物料难以处理。二是选用低碱的原料，也就是低碱含量的石灰石、高硅砂岩、页岩、铁矿石等，但使用高硅砂岩来生产低碱水泥，存在生料难磨，熟料煅烧过程中因液相矿物少，特别是熟料中铝含量低，煅烧困难，熟料早强低等缺点。
铁矿采矿废土（即铁矿尾矿）是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t，年排出尾矿量高达5亿t以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。而这些尾矿中又蕴含了大量可再生利用的二次资源，铁矿矿山排出的尾矿中，不仅含有一定数量的铁，而且还含有其它可综合回收的有价金属及矿物，例如：铜、锑、铝、硫、钛以及石英、碳酸盐、硅酸盐等"。同时，铁矿采矿废土具有粒度细、数量大、可利用性高、价格便宜、处理成本低等特点。对铁矿采矿废土的综合利用，不仅可以回收大量矿物资源，提高矿产资源利用率，并且有效地缓解铁矿采矿废土堆存带来的大量生态环境问题，而且对发展矿山循环经济、实现节能减排月标和铁矿采掘的可持续发展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法。
本发明提供一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，由以下重量份的原料经配料、球磨、煅烧制备而成：
石灰石85-89份；
砂岩3-9份；
铁矿采矿废土0-8份；
铁质校正料1-3份。
优选的，所述一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，由以下重量份的原料经配料、球磨、煅烧制备而成：
石灰石88份；
砂岩3份；
铁矿采矿废土8份；
铁质校正料1份。
优选的，所述铁矿采矿废土的细度小于70目，所述铁质校正料为尘泥。
优选的，所述一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，具体包括以下步骤：
S1、配料：按照一定重量份将石灰石、砂岩、铁质校正料、铁矿采矿废土分别进行预破碎，混合，得到预混料；
S2、球磨：将步骤S1得到的预混料加入球磨机中进行球磨，获得低碱生料；
S3、煅烧：将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧，1350-1450℃烧成25-45min，得到低碱水泥。
优选的，步骤S2中，所述低碱生料由细度为80μm方孔筛筛余控制在10wt%，200μm方孔筛筛余控制在0-1.5wt%组成。
优选的，步骤S3中，将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧烧成：经过生料干燥，600℃以下预热带的升温脱水；在600℃-900℃之间分解带的碳酸盐分解，进入900℃-1300℃之间的固相反应带；然后迅速升温至1350-1450℃烧成25-45min，最后在空气中自然冷却至室温，得到低碱水泥。
本发明利用铁矿采矿废土作为生产低碱水泥用原料，制备了合格的低碱水泥，不仅回收利用了大量铁矿采矿废土，变废为宝，提高了矿产资源利用率，同时有效地缓解铁矿采矿废土堆存带来的大量生态环境问题，而且本发明方法成本低廉，能耗低，有利于提高低碱水泥的产量。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
铁矿采矿废土，即铁矿尾矿，是铁矿选矿厂排放的含有Fe元素的粉状固体废弃物，其含碱量较普通粘土低，铝含量较普通粘土高，适于用来生产低碱水泥，而且铁矿采矿废土中还含有多种能促进熟料烧成的成分，可以对水泥的烧成起到复合矿化的作用，改善水泥生料的易煅烧性，降低能耗。因为铁矿采矿废土粒度较小，还可以提高原料的易磨性。引入铁矿采矿废土可以代替部分硅砂、粘土、石灰石、钢渣等水泥原料，降低原料成本。
本实施例中，所使用的尘泥主要来自于钢铁生产的烧结球团、高炉炼铁、炼钢、轧钢等各个工序，尘泥中含有铁、碳、锌等有价元素，其中铁含量一般为30-70%。从资源回收利用的角度来看，钢铁企业产生的尘泥二次资源极具回收价值。本发明将尘泥作为铁质校正料应用于低碱水泥的生产，从一定程度上来讲，实现了对尘泥的回收再利用，同时降低了低碱水泥的生产成本。
实施例1
一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，包括以下步骤：
S1、配料：将石灰石88份、高品位砂岩3份、铁矿采矿废土8份、尘泥1份分别进行预破碎，混合，得到预混料；
S2、球磨：将步骤S1得到的预混料加入球磨机中进行球磨，获得低碱生料，其中，所述低碱生料由细度为80μm方孔筛筛余控制在10wt%，200μm方孔筛筛余控制在0-1.5wt%组成；
S3、煅烧：将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧烧成：经过生料干燥，600℃以下预热带的升温脱水；在600℃-900℃之间分解带的碳酸盐分解，进入900℃-1300℃之间的固相反应带；然后迅速升温至1350-1450℃烧成30min，最后在空气中自然冷却至室温，得到低碱水泥。
实施例2
一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，包括以下步骤：
S1、配料：将石灰石89份、高品位砂岩5份、低品位砂岩4份、尘泥2份分别进行预破碎，混合，得到预混料；
S2、球磨：将步骤S1得到的预混料加入球磨机中进行球磨，获得低碱生料，其中，所述低碱生料由细度为80μm方孔筛筛余控制在10wt%，200μm方孔筛筛余控制在0-1.5wt%组成；
S3、煅烧：将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧：经过生料干燥，600℃以下预热带的升温脱水；在600℃-900℃之间分解带的碳酸盐分解，进入900℃-1300℃之间的固相反应带；然后迅速升温至1350-1450℃烧成30min，最后在空气中自然冷却至室温，得到低碱水泥。
对比例1
一种生产低碱水泥的方法，包括以下步骤：
S1、配料：将石灰石90份、高品位砂岩5份、粘土3份、钢渣2份分别进行预破碎，混合，得到预混料；
S2、球磨：将步骤S1得到的预混料加入球磨机中进行球磨，获得低碱生料；
S3、煅烧：将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧烧成：经过生料干燥，600℃以下预热带的升温脱水；在600℃-900℃之间分解带的碳酸盐分解，进入900℃-1300℃之间的固相反应带；然后迅速升温至1350-1450℃烧成30min，最后在空气中自然冷却至室温，得到低碱水泥。
表1为实施例1和实施例2是使用铁矿采矿废土作为原料生产的低碱水泥和对比例1现有技术所得的低碱水泥样化学分析测试结果（单位：%）。
名称 LOSS SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O R<sub>2</sub>O
实施例1 0.30 21.42 5.43 3.05 66.06 1.13 0.48 0.11 0.56
实施例2 0.38 21.32 5.09 3.02 65.86 1.25 0.53 0.12 0.62
对比例1 0.42 21.28 5.30 3.09 65.81 1.34 0.58 0.13 0.68
由上述表中测量结果可知，本发明实施例1所得低碱水泥样烧损率（LOSS）比对比例1低了0.12（%），能够满足低碱水泥的行业标准（＜0.60%）。本发明铁矿采矿废土可以代替部分硅砂、粘土、石灰石、钢渣等水泥原料，降低原料成本。
在我国，铁矿采矿废土占用大量农田和土地，易造成尾矿库区及周边土壤地表和地下水和大气环境污染。本发明把它作为一种复合矿物工业原料加以使用，大大减少它堆存量和所带来的环境污染与安全隐患。由于生产低碱水泥可以大量利用铁矿采矿废土，使矿山的二次矿产资源得到循环再利用，从而有利于环境治理、矿业产业结构调整及安置富余人员。因此将会受到国家、地方政府和环保部门的大力支持，可享受国家税收优惠政策。
本发明所生产的低碱水泥产品应用范围广：混凝土工程等多行业领域、各类型基础设施建设，特别是在高铁铁路工程、高速路、桥梁工程，水库大坝、地铁、机场、码头建设等重大工程，必须使用低碱水泥。我国一年市场需求量在16亿吨以上，缺口达6亿吨。就工程质量而言，低碱水泥必是全面大量普及推广应用的，将是不可替代的节能减排，和绿色环境基础材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，由以下重量份的原料经配料、球磨、煅烧制备而成：
石灰石85-89份；
砂岩3-9份；
铁矿采矿废土0-8份；
铁质校正料1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，由以下重量份的原料经配料、球磨、煅烧制备而成：
石灰石88份；
砂岩3份；
铁矿采矿废土8份；
铁质校正料1份。
3.根据权利要求1所述的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，所述铁矿采矿废土的细度小于70目，所述铁质校正料为尘泥。
4.根据权利要求1所述的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，
S1、配料：按照一定重量份将石灰石、砂岩、铁质校正料、铁矿采矿废土分别进行预破碎，混合，得到预混料；
S2、球磨：将步骤S1得到的预混料加入球磨机中进行球磨，获得低碱生料；
S3、煅烧：将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧，1350-1450℃烧成25-45min，得到低碱水泥。
5.根据权利要求4所述的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，步骤S2中，所述低碱生料由细度为80μm方孔筛筛余控制在10wt%，200μm方孔筛筛余控制在0-1.5wt%组成。
6.根据权利要求4所述的一种铁矿采矿废土生产低碱水泥的方法，其特征在于，步骤S3中，将步骤S2得到的低碱生料进行煅烧烧成：经过生料干燥，600℃以下预热带的升温脱水；在600℃-900℃之间分解带的碳酸盐分解，进入900℃-1300℃之间的固相反应带；然后迅速升温至1350-1450℃烧成25-45min，最后在空气中自然冷却至室温，得到低碱水泥。
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