专利名称：一种尾矿微粉硅酸盐水泥的制备方法
技术领域：
本发明涉及水泥生产方法，特别是一种尾矿微粉硅酸盐水泥的制各方法。
背景技术：
水泥作为最主要的建筑结构材料，需求与日俱增。但是，水泥厂是众所周知的污染源，水泥生产消耗大量的石灰石、黏土、煤等不可再生的资源，同时排放数以亿吨计的co2、SO2和NOx等废气及粉尘，其生产过程的资源消耗、能源消耗与环境污染等问题十分突出，发展生态水泥和绿色水泥是实现水泥工业可持续发展的方向。现有公开技术中涉及硅酸盐水泥产品及其制备方法有如发明专利CN1213654A 《用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥》，是利用工业废渣生产复合硅酸盐水泥，其生料按高饱和比配料，经煅烧后的熟料中掺加重量百分比大于30%的以磷渣、磷石膏、粉煤灰、石灰石组成的混合材，再经均化、破碎、粉磨等加工序加工而成产品；发明专利CN1616372A《工业尾矿硅酸盐水泥》则公开了一种工业尾矿水泥技术，它是按照一定重量配比的水泥熟料、石膏与经过处理的钙镁质尾矿进行混合粉磨至80 y m筛余< 3%制成等。传统水泥生产基本工艺一般为I、水泥原料的破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石。2、水泥生料制备将水泥生产所必须的原料按一定质量比石灰石(75-90% )、粘土(10-20% )、各种校正原料(5%左右)混合入磨，制成一定细度的生料粉，完成生料制备。煤一般单独粉磨成一定细度的煤粉，作为燃料。3、水泥熟料的烧成生料进入窑中发生一系列的固相反应，完成熟料的烧成4、水泥粉磨将水泥熟料+石膏+混合材(现有一般采用的活性混合材有矿渣、矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材；非活性混合材有,含以上活性混合材(活性指数低于标准是做为非活性混合材)、石灰石、砂岩)入磨、磨至80微米方孔筛筛余不大于10%或以比表面积表示，不小于300m2/kg，即为水泥粉。5、水泥包装水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。这类技术优点是可以消化一些工业废弃物，生产出符合某种需要的水泥。其缺陷在于熟料(尾矿)同其它矿物一起混磨，由于易磨性程度的差异而造成的成品颗粒匹配不合理现象突出，达不到激发和调动各种物料潜在的化学与物理作用功能，所用尾矿基本局限于钙镁质尾矿。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种尾矿微粉硅酸盐水泥的制备方法。本发明的方案是包括步骤(I)水泥原料的破碎；(2)水泥生料制备；(3)水泥熟料的烧成(4)水泥粉磨；(5)水泥包装；其特征在于步骤(4)水泥粉磨各分步骤为①以重量百分比计，水泥熟料95-97 %，石膏3-5 %，其中石膏掺加量以水泥熟料微细粉中三氧化硫含量不超过3. 5%重量比为限，外掺占水泥熟料和石膏总量和的0. 02-0. 05%水泥助磨剂，入球磨机粉磨，成品细度控制在80微米筛余< 2%，即得熟料微粉中间产物；②按照重量百分比计，即Ikg的金属尾矿渣加入0. 2-0. 5%0 kg的聚羧酸一醇胺型高分子聚合物，石膏掺加量0 — 5% kg，均匀混合后经烘干粉磨成比表面积为800-400m2/kg的微细粉；其中石膏掺加量以制成品活性混合材中三氧化硫含量不超过3. 5%重量比为限，金属尾矿为钙镁质、高硅型、铝硅质型、铁硅质型、碱铝硅质型、钙铝硅质型、复成分型金属尾矿中任一种型，金属尾矿烧失量< 10%、三氧化硫含量<3%。即得尾矿微粉中间产物；③以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物 95-80%，尾矿微粉中间产物5-20%，混合粉磨至比表面积为800-400m/kg即得尾矿微粉普通硅酸盐水泥；或是以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物60-80%，尾矿微粉中间产物20-40%，混合粉磨比表面积为800-400m2/kg即得尾矿微粉火山灰质硅酸盐水泥；或是以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物50-80%，尾矿微粉中间产物15-45%，矿渣粉5%，混合粉磨比表面积为800-400m2/kg即得尾矿微粉复合硅酸盐水泥。本发明的优点在于单独粉磨后再混磨，在高细度和高活性熟料粉的胶凝、激发作用下，可以更好地调动尾矿的潜在活性；另一方面，超细尾矿微粉具有玻璃态胶凝材料特质，具有良好的形态效应和微集料效应。使熟料微粉颗粒的絮凝结构打开，显著改善了尾矿微粉硅酸盐水泥的流变性。
具体实施例方式如上所述I、尾矿烧失量< 10%，三氧化硫< 3%;尾矿放射性指标符合GB6566-2010标准要求(建筑材料放射性核素限量)；尾矿的浸出毒性各项指标(除pH)符合GB5085. 3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中的浸出液危害成分浓度限值；pH符合GB5085. 1-2007《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》中的标准限值。2.矿渣(钢渣)粉按GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求。本发明的尾矿微粉硅酸盐水泥尾矿微粉作用机理一、通过物理激发和化学激发充分激发尾矿所含有的潜在活性组分。二 .通过粉磨将尾矿微粉比表面积控制彡400m2/kg,达到物理激发。按照机械活化理论，粉磨可以显著提高金属尾矿的潜在活性。尾矿通过粉磨成微细粉过程中，部分外加能量转化为尾矿颗粒的表面能，使其表面呈现亚稳态，增大了表面的反应活性。随着尾矿颗粒粒径减小，比表面积增加，当尾矿微粉比表面积> 400m2/kg时，强烈的粉磨过程使尾矿颗粒不同程度的发生晶格畸变，晶料尺寸变小，表面形成无定型或非晶态物质，其“形态效应”和“微集料效应”得到充分发挥，从而增加了尾矿活性基团的数量。2、通过加入聚羧酸-醇胺型高分子聚合物作为尾矿专用激发剂，依靠其表面活性能和功能基团的作用，改变尾矿微粉颗粒界面上的物理化学性质，实现尾矿超细粉磨。功能基团与高分子结构中的阴离子官能团相互协调作用，尾矿中的SiO2晶体和含Al2O3的矿物获得更好的可溶性，尾矿所含有的潜在的反应活性组分得到较大激发，这些组分能与水泥水化析出的Ca(HO)2或CaSO4反应，生成具有胶凝性质的稳定化合物。二、尾矿微粉水泥在硬化过程中，尾矿提供的活性组分参与了水泥水化过程，先是硅酸盐水泥熟料矿物水化生成水化硅酸钙CaSi02. nH20(C-S-H)、水化铝酸钙CaAl2O4.nH20(C-A-H)和氢氧化钙Ca(OH)2等。第二步是尾矿微粉中的活性组分与上述水化生成物作用。随着水化时间的延长，尾矿潜在活性组分与熟料生成物反应更加充分。尾矿活性组分参与了水泥水化中的二次反应，生成溶解度较低的水化硅酸钙、水化铝酸钙等。其颗粒为基体可形成晶体连生结构，有利于改善水泥石结构和耐久性能。水泥强度得到更大的发挥，水泥后期强度更高。其反应式如下；Ca (OH) 2+Si02+nH20 — C-S-H (I)C-S-H+Si02+nH20 — C-S-H (2)
3Ca0. Al2O3,6H20+xSi02 — 3Ca0. Al2O3. xSi02 (6_2x) H20+2xH20 (3)实施例一本发明提供的尾矿微粉硅酸盐水泥，制备尾矿微粉普通硅酸盐52. 5水泥以质量百分比计，熟料微粉95 %，尾矿微粉5 %，混合粉磨即得。验证试验结果统计表I
水泥品种尾矿微粉普通桂酸盐水泥强度等级 52_ 5
凝结时间抗压强度抗折强度
项目标准稠度用安定
(min)(MPa)(MPa)
GB175-2007 水量(％) -T-——性-r---
初凝终凝3d 28d 3d 28d
组数100100 100 100100
最大值27.1 210 272 合格 33.8 57.4 5.8 9.2
最小值25.2 195 258 合格 29.4 52.3 4.7 7.8
平均值26.5 205 265 合格 31.2 55.6 5.2 8.5
质量评定合格合格合格合格合格合格合格合格合格实施例二本发明提供的尾矿微粉硅酸盐水泥，制备尾矿微粉普通硅酸盐42. 5水泥；以质量百分比计，熟料微粉85 %，尾矿微粉15 %，混合粉磨即得。验证试验结果统计表权利要求
1.一种尾矿微粉硅酸盐水泥的制备方法，包括步骤(I)水泥原料的破碎；(2)水泥生料制备；(3)水泥熟料的烧成；(4)水泥粉磨；(5)水泥包装，其特征在于步骤(4)水泥粉磨各分步骤为①以重量百分比计，水泥熟料95-97石骨3-5%,其中石骨掺加量以水泥熟料微细粉中三氧化硫含量不超过3. 5%重量比为限，外掺占水泥熟料和石膏总量和的.0.02-0. 05%水泥助磨剂，入球磨机粉磨，成品细度控制在80微米筛余< 2%，即得熟料微粉中间产物； ②按照重量百分比计，即Ikg的金属尾矿渣加入0.2-0. 5%0 kg的聚羧酸-醇胺型高分子聚合物，石膏掺加量0-5% kg，均匀混合后经烘干粉磨成比表面积为800-400m2/kg的微细粉；其中石膏掺加量以制成品活性混合材中三氧化硫含量不超过3. 5%重量比为限，金属尾矿为钙镁质、高硅型、铝硅质型、铁硅质型、碱铝硅质型、钙铝硅质型、复成分型金属尾矿中任一种型，金属尾矿烧失量< 10%、三氧化硫含量< 3%。即得尾矿微粉中间产物； ③以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物95-80%，尾矿微粉中间产物5-20%，混合粉磨至比表面积为800-400m2/kg即得尾矿微粉普通硅酸盐水泥； 或是以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物60-80 %，尾矿微粉中间产物20-40%，混合粉磨比表面积为800-400m2/kg即得尾矿微粉火山灰质硅酸盐水泥； 或是以质量百分比计，上述方法制备所得熟料微粉中间产物50-80 %，尾矿微粉中间产物15-45%，矿渣粉5%，混合粉磨比表面积为800-400m2/kg即得尾矿微粉复合硅酸盐水泥。
全文摘要
一种尾矿微粉硅酸盐水泥的制备方法，包括步骤(1)原料破碎；(2)生料制备；(3)熟料烧成；(4)粉磨；(5)包装；步骤(4)粉磨分步骤为①熟料95-97％，石膏3-5％，外掺水泥助磨剂，粉磨得熟料微粉中间产物；②1kg金属尾矿渣加入0.2-0.5‰kg的聚羧酸-醇胺型高分子聚合物，石膏掺加量0-5％kg，混合后经烘干粉磨得尾矿微粉中和产物；③熟料微粉中间产物95-80％、尾矿微粉中间产物5-20％，或是熟料微粉中间产物60-80％、尾矿微粉中间产物20-40％，或是熟料微粉中间产物50-80％、尾矿微粉中间产物15-45％、矿渣粉5％，分别混合粉磨即得各种尾矿微粉硅酸盐水泥。单独粉磨后再混磨，高细度和高活性调动尾矿的潜在活性，改善水泥流变性。
文档编号C04B7/14GK102745919SQ20121021049
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者彭其雨, 李生许, 李生钉, 林生利, 章国溪 申请人:福建省新创化建科技有限公司