CN115716718A - 一种钨尾矿配制水泥及其制备方法 - Google Patents

一种钨尾矿配制水泥及其制备方法 Download PDF

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骆庆伟
张宾
吕安晨
谭新宇
林永权
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Abstract

本发明公开了一种钨尾矿配制水泥及其制备方法，所述水泥组分及重量百分比为：水泥熟料30～50%，改性钨尾矿40～60%，石灰石6%以及石膏4%，改性钨尾矿为钨尾矿和工业矿渣在加入激发剂后混合粉磨成的粉末。其制备步骤为：S1、将石灰石破碎、粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅰ；S2、将水泥熟料破碎，加石膏粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅱ；S3、将钨尾矿和工业矿渣烘干、破碎，加入激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积，得到改性钨尾矿；S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得钨尾矿配制水泥。本发明制得的水泥为各项性能指标满足国家标准的低熟料配制水泥，能降低熟料用量，减少二氧化碳排放，还能回收利用钨尾矿，减少资源浪费。

Description

一种钨尾矿配制水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种钨尾矿配制水泥及其制备方法。
背景技术
我国每年会产生大量钨尾矿，因未被利用而堆存的超过1000万吨。这些钨尾矿不仅占用土地、污染环境，还会危及人类健康，因此回收利用钨尾矿势在必行。钨尾矿可作混合材生产水泥，但直接使用会造成入磨水分过高而糊磨。而且钨尾矿的易磨性差、活性较低，掺量过高会降低水泥强度。
2021年我国生产水泥而排放的二氧化碳占全部碳排放的10％以上，而水泥厂约95％的二氧化碳来源于熟料生产，因此降低熟料用量可显著减少碳排放。
申请号为201710852924.8的发明专利公开了一种钨尾矿通用硅酸盐水泥及其制备方法，通过钨尾矿与高镁石灰石混合粉磨的方式掺入钨尾矿，但水泥中钨尾矿的掺量最多16.25％，熟料用量至少53.00％，且熟料用量较少时，28天抗压强度最高只能达到42.9MPa，难以满足日益提高的水泥强度需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钨尾矿配制水泥及其制备方法，可提高钨尾矿活性，增加钨尾矿掺量，减少熟料用量，并提升水泥物理性能。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种钨尾矿配制水泥，包括以下重量百分比的组分：水泥熟料30～50％；改性钨尾矿40～60％；石灰石6％以及石膏4％。
进一步的，所述水泥熟料其组分为：CaO为60～70％，SiO2为15～25％，Al2O3为1～10％，Fe2O3为1～10％。
进一步的，所述改性钨尾矿为质量1:1～2:1钨尾矿和工业矿渣在加入激发剂后混合粉磨成的粉末。
进一步的，所述钨尾矿其组分为：SiO2为30～40％，CaO为30～40％，Fe2O3为10～20％，Al2O3为5～15％。
进一步的，所述工业矿渣其组分为：CaO为35～45％，SiO2为25～35％，Al2O3为10～20％，MgO为1～10％，SO3为1～10％；所述激发剂为氢氧化钠、硅酸钠、铝酸钠的一种或几种。
进一步的，所述石灰石其主要组分为：CaO为50～60％，MgO为10～20％。
进一步的，所述石膏为钛石膏、脱硫石膏和天然石膏的一种或几种。
另一方面，本发明提供了一种钨尾矿配制水泥的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石灰石破碎、粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅰ；
S2、将水泥熟料破碎，加石膏粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅱ；
S3、将钨尾矿和工业矿渣烘干、破碎，加入激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得钨尾矿水泥。
进一步的，S1中控制比表面积在200～300m2/kg，S2中控制比表面积300～400m2/kg，S3中控制比表面积400～500m2/kg。
进一步的，S3中钨尾矿和工业矿渣质量比为1:1-2:1，在110℃下烘干24h，激发剂质量为加入钨尾矿和工业矿渣质量的5％。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)采用物理(机械粉磨)和化学(碱激发)结合的方法：提高钨尾矿活性。
(2)通过配制水泥的方式：充分发挥熟料水化活性，增加钨尾矿掺量，减少熟料用量；优化水泥颗粒级配，提升水泥的物理性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将50％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将20％钨尾矿和20％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
实施例2
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将46％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将22％钨尾矿和22％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
实施例3
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将42％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将24％钨尾矿和24％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
实施例4
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将38％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将26％钨尾矿和26％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
实施例5
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将34％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将28％钨尾矿和28％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
实施例6
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将30％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将30％钨尾矿和30％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得一种钨尾矿配制水泥。
对比例1
将6％石灰石破碎；将30％水泥熟料破碎；将30％钨尾矿和30％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿和工业矿渣质量5％的激发剂1h后，得到物料1；将石灰石、水泥熟料和物料1，加4％石膏共同粉磨至比表面积370m2/kg，制得一种共同粉磨水泥。
对比例2
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将30％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将30％钨尾矿和30％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎、粉磨，控制比表面积430m2/kg，得到物料2；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和物料2混合均匀后，制得一种分别粉磨水泥。
对比例3
S1、将6％石灰石破碎、粉磨，控制比表面积250m2/kg，得到物料Ⅰ；
S2、将30％水泥熟料破碎，加4％石膏粉磨，控制比表面积370m2/kg，得到物料Ⅱ；
S3、将30％钨尾矿在110℃下烘干24h、破碎，加入钨尾矿质量5％的激发剂，粉磨至比表面积430m2/kg，得到物料3；将30％工业矿渣在110℃下烘干24h、破碎，加入工业矿渣质量5％的激发剂，粉磨至比表面积430m2/kg，得到物料4；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和物料3、物料4混合均匀后，制得一种分别粉磨水泥。
按照GB/T 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》、GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GBT 176-2017《水泥化学分析方法》的要求，分别测定按实施例1～6、对比例1～3的抗折强度、抗压强度、标准稠度需水量、凝结时间、烧失量、SO3含量和安定性，结果如表1、表2：
表1性能测试
Figure SMS_1
Figure SMS_2
表2性能测试
Figure SMS_3
与没有使用配制水泥方式的对比例1相比，实施例6的3天、28天抗折强度高1.8MPa和1.5MPa，3天、28天抗压强度高6.8MPa和4.9MPa，标准稠度需水量低0.6％。
与没有使用碱激发活化方法的对比例2相比，实施例6的3天、28天抗折强度高1.4MPa和1.1MPa，3天、28天抗压强度高5.2MPa和3.5MPa，标准稠度需水量低0.1％。
与没有使用机械粉磨活化方法的对比例3相比，实施例6的3天、28天抗折强度高1.5MPa和1.3MPa，3天、28天抗压强度高5.5MPa和4.0MPa，标准稠度需水量低0.2％。
实施例的3天、28天抗折强度至少5.1MPa和7.7MPa，3天、28天抗压强度至少26.9MPa和53.1MPa，初凝、终凝时间为195～209和270～286分钟，烧失量、SO3含量不大于2.79％和1.78％，安定性合格，熟料系数最低为30％。
综上所述，为了保证实施例的技术效果，机械粉磨和碱激发的活化方法、配制水泥的方式需要结合使用。实施例可达到52.5强度等级，且各项性能指标满足GB 175-2020《通用硅酸盐水泥》标准，降低熟料用量，提高钨尾矿利用率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：水泥熟料30～50%；改性钨尾矿40～60%；石灰石6%以及石膏4%。
2.根据权利要求1所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述水泥熟料其组分为：CaO为60～70%，SiO2为15～25%，Al2O3为1～10%，Fe2O3为1～10%。
3.根据权利要求1所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述改性钨尾矿为质量1:1~2:1钨尾矿和工业矿渣在加入激发剂后混合粉磨成的粉末。
4.根据权利要求3所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述钨尾矿其组分为：SiO2为30～40%，CaO为30～40%，Fe2O3为10～20%，Al2O3为5～15%。
5.根据权利要求3所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述工业矿渣其组分为：CaO为35～45%，SiO2为25～35%，Al2O3为10～20%，MgO为1～10%，SO3为1～10%；所述激发剂为氢氧化钠、硅酸钠、铝酸钠的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述石灰石其主要组分为：CaO为50～60%，MgO为10～20%。
7.根据权利要求1所述的一种钨尾矿配制水泥，其特征在于，所述石膏为钛石膏、脱硫石膏和天然石膏的一种或几种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种钨尾矿配制水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将石灰石破碎、粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅰ；
S2、将水泥熟料破碎，加石膏粉磨，控制比表面积，得到物料Ⅱ；
S3、将钨尾矿和工业矿渣烘干、破碎，加入激发剂，1h后混合粉磨，控制比表面积，得到改性钨尾矿；
S4、将物料Ⅰ、物料Ⅱ和改性钨尾矿混合均匀后，制得钨尾矿水泥。
9.根据权利要求8所述的一种钨尾矿配制水泥的制备方法，其特征在于，S1中控制比表面积在200～300m2/kg，S2中控制比表面积300～400m2/kg，S3中控制比表面积400～500m2/kg。
10.根据权利要求8所述的一种钨尾矿配制水泥的制备方法，其特征在于，S3中钨尾矿和工业矿渣质量比为1:1-2:1，在110℃下烘干24h，激发剂质量为加入钨尾矿和工业矿渣质量的5%。
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