一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及尾矿处理领域，尤其涉及一种全尾砂固结排放新型胶结剂。
【背景技术】
[0002] 目前，我国各类工业固体废料累计存量约100亿t，且每年不断增长。主要包括： 尾矿、炉渣、冶炼废渣、煤矸石、粉煤灰及其他废物。据环境统计年报数据，2013年我国一般 工业固体废物排放总量为31. 3亿t，其中尾矿占34 %、炉渣占8. 5 %、冶炼废渣占11. 8 %、 煤矸石占12. 3%、粉煤灰占14. 8%、其他废物占18. 7%。由该年报可知2013年我国一般工 业固体废物综合利用量为20. 6亿t，综合利用率偏低，仅为62. 2%。
[0003] 面对排放量巨大的尾砂及由其导致的环境污染、占用土地、安全隐患等问题，全尾 砂固结排放工艺是近几年兴起的一种新型尾矿处理方式，指选用高效的固结剂将选厂排放 的全尾砂固结处理后，排放至矿山开采形成的地表塌陷坑或堆存至地表适宜地点，并形成 一定强度的固结体。该技术不仅消除了传统尾矿库的溃坝隐患，且避免了尾砂遇水泥化崩 溃及扬尘等问题，为尾矿复垦做好前期准备，是处理矿山工业排放物的有效途径。目前全尾 砂固结排放工艺常用的胶结剂，主要是借鉴充填系统，使用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水 泥或矿渣硅酸盐水泥等，但由于传统水泥在生产过程中能耗高、污染大、材料利用率低，且 成本高，因此制约着全尾砂固结排放工艺的推广应用。
[0004] 由此，根据不同原材料的固结成岩微观机理，通过采用新原料和新的生产方法来 制备胶结性能好、原料利用率高、耐久性能佳的新型固结材料，对固结排放成本的控制及全 尾砂固结排放工艺的推广提供实际指导。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法。该新型胶结剂 根据全尾砂固结排放工艺的特点，由一定组分的原料按一定质量分数配制，部分原料经球 磨机球磨。本发明直接使用一般工业废料矿渣和粉煤灰，并掺加合理质量分数的活性激发 剂，与全尾砂骨料混合加水后可获得和易性好、强度满足排放要求的固结排放浆体，对工业 资源回收利用及控制矿山尾砂的排放成本具有良好社会意义和经济效益。
[0006] -种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，具有以下要点：
[0007] 该新型胶结剂由铁矿高炉水淬矿渣、粉煤灰、熟料、石灰和石膏五种组分组成，其 质量分数分别为：40%~80%、10%~30%、5%~20%、4%~8%、2%~6%;部分原料经 球磨机球磨，球磨方法为：首先分别将熟料粉磨50min、矿澄粉磨30min、石膏粉磨lOmin和 粉煤灰粉磨3min。在达到一定细度后加入生石灰、熟料、矿渣和石膏共同粉磨lOmin，即可 获得密度均匀、组分混合均匀的全尾砂新型胶结剂。
[0008] 该新型胶结剂所述的铁矿高炉水淬矿渣，主要成分为0&0、510 2)1203、1%0，含有少 量Na、Fe和Mn的氧化物。
[0009] 该新型胶结剂所述的粉煤灰，包括F类粉煤灰和C类粉煤灰，主要成分为Si02、 A1203、Fe203、CaO,并含有少量Mg、Na及Mn的氧化物。
[0010] 该新型胶结剂所述的石膏，包括生石膏、烧石膏、脱硫石膏和天然石膏等。
[0011] 该新型胶结剂所述的熟料主要含CaO、Si02、A1203、Fe203，其中硅酸钙矿物不小于 66%，CaO和Si02质量比不小于2. 0。
[0012] 该新型胶结剂所述的石灰包括气硬性石灰和水硬性石灰，主要成分主要是氧化 钙。
[0013] 该新型胶结剂所述的球磨顺序包括先分别将熟料粉磨50min、矿澄粉磨30min、石 膏粉磨lOmin和粉煤灰粉磨3min。在达到一定细度后加入生石灰、熟料、矿渣和石膏共同粉 磨 10min〇
[0014] 该新型胶结剂所述的活性激发剂为石膏、石灰。
[0015] 由上述技术方案可以看出，本发明所制备的新型胶结剂所采用的原材料不仅消纳 了冶炼废渣和粉煤灰等工业废料，降低了胶结剂的生产成本，且材料环保节能、无需复杂煅 烧工艺，减少了企业的碳排放量。此外，该胶结剂和易性良好，固结体强度满足排放要求，可 替代传统水泥作为全尾砂固结排放工艺的胶结剂。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明所述的新型胶结剂制备流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所描述具体实 施方式的范围。
[0018] 结合本发明所提供的制备流程图，对本发明做进一步描述。下面通过具体实例来 说明本发明的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的性能优劣。本实例中，全尾砂样品取自安 徽省李楼-吴集铁矿尾矿库，物理力学性质见表1。该尾砂属酸性尾砂，+100ym-270ym的 比重约占60%，不均匀系数Cu= 3. 636,曲率系数Cc= 1.657,级配一般。
[0019] 表1李楼一吴集铁矿全尾砂基本性能参数
【主权项】
1. 一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于：由铁矿高炉水淬矿渣、 粉煤灰、熟料、石灰和石膏五种组分组成，其质量分数分别为：40%~80%、10%~30%、 5%~20%、4%~8%、2%~6%;部分原料经球磨机球磨，球磨的方法顺序为：首先分别独 自将熟料粉磨50min，矿渣粉磨30min，石膏粉磨lOmin，粉煤灰粉磨3min。在达到一定细度 后加入生石灰、熟料、矿渣和石膏共同粉磨lOmin，即可获得密度均匀、组分混合均匀的全尾 砂新型胶结剂。该胶结剂直接使用一般工业废料矿渣和粉煤灰，并掺加合理质量分数的活 性激发剂，与全尾砂按一定灰砂比均匀混合后加水，获得的全尾砂排放浆体具有和易性好、 强度满足排放要求等特点。
2. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的高炉水淬矿渣，包括铸造生铁矿渣、炼钢生铁矿渣和特种生铁矿渣，主要成分为CaO、 Si02、A1203、MgO,含有少量Na、Fe和Mn的氧化物。
3. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的粉煤灰，包括F类粉煤灰和C类粉煤灰，主要成分为Si02、Al203、Fe203、Ca0,并含有少 量Mg、Na及Mn的氧化物。
4. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的石膏，包括生石膏、烧石膏、脱硫石膏和天然石膏等。
5. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的熟料主要含0&0、510 231203、？6203，其中硅酸钙矿物不小于66%，0 &0和5102质量比 不小于2. 0。
6. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的石灰包括气硬性石灰和水硬性石灰，主要成分主要是氧化钙。
7. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 首先分别将熟料粉磨50min、矿澄粉磨30min、石膏粉磨IOmin和粉煤灰粉磨3min，在达到一 定细度后加入生石灰、熟料、矿渣和石膏共同粉磨l〇min。
8. 根据权利要求1所述的一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，其特征在于： 所述的活性激发剂为石膏、石灰。
【专利摘要】本发明公开一种全尾砂固结排放新型胶结剂的制备方法，属尾砂处理领域，用于金属矿山尾砂固结排放或尾砂井下充填等。该新型胶结剂根据全尾砂固结排放工艺的特点，由以下成分的原料按一定质量分数配制而成：铁矿高炉水淬矿渣40％～80％，粉煤灰10％～30％，熟料5％～20％，石灰4％～8％，石膏2％～6％。部分原料经球磨机球磨，球磨时间分别为：熟料50min、矿渣30min、石膏10min、粉煤灰3min。本发明直接使用一般工业废料矿渣和粉煤灰，并掺加合理质量分数的活性激发剂，与全尾砂骨料混合加水后可获得和易性好、强度满足排放要求的固结排放浆体，对工业资源回收利用及控制矿山尾砂的排放成本具有良好社会意义和经济效益。
【IPC分类】C04B7-21
【公开号】CN104817286
【申请号】CN201510166877
【发明人】徐文彬, 魏书祥, 侯运炳, 岳润芳, 陈超, 朱时庭
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月10日