碳酸盐分解，进 入860°C- 1280°C之间的固相反应带；然后迅速升温至1350°C至1420°C烧成熟料保持30分 钟后，将样品移出炉外在空气中快速自然冷却至室温。把烧成所得试样与石膏按99:1的比 例一起加入球磨机中球磨至全部通过80μ筛，既可得到低碱水泥样品。
[0027] 实施例3 本实施例低碱水泥的原料组成按重量份配比如下： 铜矿尾矿30份； 石灰石66份； 硅石粉〇份； 粉煤灰1份； 铁矿石1.5份； 石膏1.5份。
[0028] 将原料按上述比例分别称量，均匀混合即为配合料。将上述配合料在球磨机中球 磨至80μ筛余10%，200μ筛余<1.5%。取球磨好的生料粉按100g加水10ml的比例，拌合均匀。 取湿料3.6g在模具中压成Φ 13 X 13mm的圆柱体。将成型好的配合料在马弗炉中进行烧成， 经过生料干燥，600°C以下预热带的升温脱水;在600°C_860°C之间分解带的碳酸盐分解，进 入860°C- 1280°C之间的固相反应带；然后迅速升温至1350°C至1400°C烧成熟料保持30分 钟后，将样品移出炉外在空气中快速自然冷却至室温。把烧成所得试样与石膏按98.5:1.5 的比例一起加入球磨机中球磨至全部通过80μ筛，既可得到低碱水泥样品。
[0029] 实施例4 本实施例低碱水泥的原料组成按重量份配比如下： 铜矿尾矿35份； 石灰石62.7份； 硅石粉〇份； 粉煤灰〇份； 铁矿石1.3份； 石膏1份。
[0030] 将原料按上述比例分别称量，均匀混合即为配合料。将上述配合料在球磨机中球 磨至80μ筛余10%，200μ筛余<1.5%。取球磨好的生料粉按100g加水10ml的比例，拌合均匀。 取湿料3.6g在模具中压成Φ 13 X 13mm的圆柱体。将成型好的配合料在马弗炉中进行烧成， 经过生料干燥，600°C以下预热带的升温脱水;在600°C_850°C之间分解带的碳酸盐分解，进 入850°C- 1250°C之间的固相反应带；然后迅速升温至1350°C至1400°C烧成熟料保持30分 钟后，将样品移出炉外在空气中快速自然冷却至室温。把烧成所得试样与石膏按99:1的比 例一起加入球磨机中球磨至全部通过80μ筛，既可得到低碱水泥样品。
[0031 ] 实施例5 本实施例低碱水泥的原料组成按重量份配比如下： 铜矿尾矿30份； 石灰石65.5份； 硅石粉〇份； 粉煤灰1份； 铁矿石2份； 石膏1.5份。
[0032]将原料按上述比例分别称量，均匀混合即为配合料。将上述配合料在球磨机中球 磨至80μ筛余10%，200μ筛余<1.5%。取球磨好的生料粉按100g加水10ml的比例，拌合均匀。 取湿料3.6g在模具中压成Φ 13 X 13mm的圆柱体。将成型好的配合料在马弗炉中进行烧成， 经过生料干燥，600°C以下预热带的升温脱水;在600°C_860°C之间分解带的碳酸盐分解，进 入860°C- 1280°C之间的固相反应带；然后迅速升温至1350°C至1400°C烧成熟料保持30分 钟后，将样品移出炉外在空气中快速自然冷却至室温。把烧成所得试样与石膏按98.5:1.5 的比例一起加入球磨机中球磨至全部通过80μ筛，既可得到低碱水泥样品。
[0033]表1-5为实施例1-5低碱水泥的性能检测结果。
[0034]表1铜尾矿制备低碱水泥熟料样分析测试结果表(单位:％)
(依据：中华人民共和国GB175-2007《通用硅酸盐水泥》） 上述数据中No. 1表示实施例1中获得的试样，其他以此类推。表1表明铜矿尾矿制备的 低碱水泥符合国家GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准指标。
[0035]表2低碱水泥国家标准要求的化学指标(单位:％)
(依据：中华人民共和国GB175-2007《通用硅酸盐水泥》） 表3通用硅酸盐水泥不同各龄期的强度等级规定(单位:Mpa)
表4铜矿尾矿制备的低碱水泥试件抗压强度测试结果表(28d)
表5铜尾矿制备低碱水泥重金属毒性浸出检测结果表
表5为铜矿尾矿制备的低碱水泥重金属毒性浸出含量测定。检测数据远低于国家相关 标准中的单位浓度限值。无毒性浸出超量超标。
[0036]通过上述实施例及其性能检测数据可以获知，本发明低碱水泥及其制备方法具有 以下优点： 1、原料成本降低25~30%。本发明采用有色金属尾矿(铜尾矿)作为主要的生产原料，铜 尾矿里含有大量的二氧化硅和一定量三氧化二铝、三氧化二硫，可以全部代替传统工艺配 方中使用的纯硅石矿砂，并且部分代替黏土、石灰石的使用量，对水泥生料粉的煅烧还有一 定的助燃烧、降低能耗的作用；原料中尾矿的利用率能够达到30~35%以上。能够降低常规 矿物使用原料成本的近1/3。用本发明原料配方设计和配料比制备的低碱水泥，将具有较强 的市场竞争力，经济效益显著。
[0037] 2、本发明利用铜矿尾矿制备低碱水泥，由于铜矿尾矿中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，改善水泥生料的易烧性，可以降低水泥的 烧成能耗。因为铜矿尾矿粒度较小，所以提高了原料的易磨性，降低了配合料的球磨能耗。 [0038] 3、尾矿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铜尾矿，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。
[0039] 4、本发明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。
[0040] 每生产1吨水泥熟料需要2-3吨生料原料，其中消耗干粘土约2亿吨，复合矿化剂原 料10亿吨。据估算全年消耗各种水泥原料约有60亿吨。如果以仅是掺加10%比例的金属尾 矿，被引用到水泥熟料生产中，则有年6亿吨的金属尾矿被消耗量。以目前全国1年新产生的 金属尾矿是15吨为基数测算，当年就会有40%的尾矿被水泥行业吃掉。
[0041] 上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还 可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
【主权项】
1. 一种利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于，由以下重量份的原料制成： 铜矿尾矿 20~40份； 石灰石 60~70份； 硅石粉 〇~3份； 粉煤灰 0~8份； 铁矿石 1~4份； 石膏 1~4份。2. 根据权利要求1所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于， 铜矿尾矿 20~40份； 石灰石 62~68份； 硅石粉 0.1~3份； 粉煤灰 0.1~7份； 铁矿石 2~4份； 石霄 2~4份。3. 根据权利要求2所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于， 铜矿尾矿 35份； 石灰石 62.7份； 硅石粉 〇份； 粉煤灰 〇份； 铁矿石 1.3份； 石膏 1份。4.根据权利要求1所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于，所述铜矿尾矿的 化学成分按重量百分比计算如下 ：3丨〇260.50~82.60%412〇3 6.16~12.90%{&0 2.32~ 4.23%;MgO0.02~0.16%;Na20 0.41~1·40%;Κ20 0.46~0·72%;Μη0 0.07~0.27%;Fe2〇3 1.87~3.82%;Ti〇2 0.05~0.28%;S〇3 3.25~7·28%;Ρ2〇5 0.02~0.10%;Cu0 0.01~0.04%。5. 根据权利要求1所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于，所述铜矿尾矿的 细度小于60目。6. 根据权利要求1所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于，所述硅石粉的细 度小于60目。7. 权利要求1-6任一项所述利用铜矿尾矿制备的低碱水泥的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： 步骤1，配料:将铜矿尾矿与其它原料按重量配比进行配料并混合均匀，获得配合料； 步骤2,球磨:将上述配合料在球磨机中球磨至80μ筛余10wt.%，200y筛余<1.5wt.%， 获得生料粉； 步骤3，成型：取球磨好的生料粉按100g生料粉加水10ml的比例加水并拌合均匀，获得 湿料;取湿料放入耐火模具中，压成Φ13Χ13mm的圆柱体； 步骤4，烧成:将料球在马弗炉箱式电炉中进行煅烧烧成； 经过生料干燥，600°C以下预热带的升温脱水;在600°C- 900°C之间分解带的碳酸盐分 解，进入900°C- 1300°C之间的固相反应带;然后迅速升温至1350°C至1400°C烧成熟料保持 30分钟后，将样品移出炉外在空气中快速自然冷却至室温； 步骤5，粉碎:把烧成所得试样与石膏按98.5:1.5的重量配比一起加入球磨机中球磨至 全部通过80μ筛，获得低碱水泥。8.根据权利要求7所述的利用铜矿尾矿制备的低碱水泥，其特征在于，所述电炉为马弗 炉箱式电炉。
【专利摘要】本发明公开了利用铜矿尾矿制备的低碱水泥及其制备方法。利用铜矿尾矿制备的低碱水泥由以下重量份的原料制成：铜矿尾矿20～40份；石灰石60～70份；硅石粉0～3份；粉煤灰0～8份；铁矿石1～4份，石膏1～4份。可以将铜矿尾矿矿山废弃物变废为宝，使尾矿利用率达到30%以上，全部替代水泥生产的硅石传统原料，降低原料成本30%以上。提高了物料的易磨性，降低水泥烧成温度，从而降低了生产能耗。对我国建设和建筑市场提供高质量的低碱水泥特种水泥，和水泥工业节能减排和绿色化发展作用显著。把铜矿尾矿作为一种二次资源循环利用，利于尾矿堆积对生态环境污染的综合治理，减少和消除掉尾矿库“定时炸弹”次生地质灾害安全隐患。
【IPC分类】C04B7/26, C04B7/36, C04B7/24
【公开号】CN105481271
【申请号】CN201510848264
【发明人】张金青, 孙小卫, 张鑫馨, 牛艳宁, 冯立新
【申请人】中国地质科学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月30日