预处理的尾矿、以该预处理的尾矿为主要原料制备的凝石胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种预处理的尾矿、以该预处理的尾矿为主要原料生产的凝石胶凝材料和它们的制备的方法，其中将尾矿３０～９０％与０．１～８％含有Ｋ↑［＋］或／和Ｎａ↑［＋］或／和Ｃａ↑［２＋］或／和Ｍｇ↑［２＋］或／和Ｆｅ↑［２＋］并含有ＳＯ↓［４］↑［２－］或／和ＣＯ↓［３］↑［２－］或／和ＮＯ↓［３］↑［－］或／和ＮＯ↓［２］↑［－］或／和ＰＯ↓［４］↑［３－］或／和ＳｉＯ↓［４］↑［４－］或／和Ｃｌ↑［－］或／和Ｆ↑［－］离子的盐类物质及５～６０％的含结晶水或／和含氢氧根或／和含羟基或含ＣＯ↓［２］及其它挥发性组份的物料一起混合后在２００～９００℃下进行热液蚀变反应。将上述热液蚀变后的物料５０～９０％再与０．１～２９％的水泥熟料和０～３０％高炉水淬渣或／和其它经过高温过程的固体废弃物和０～８％的石膏和０．１～５％的成岩剂一起混磨或分别磨细后再混合获得凝石胶凝材料，该材料按ＧＢ１７５－１９９９标准进行检测强度及安定性均能达到高标号水泥的性能。

Sialite cementitious material and preparation method of main raw material for preparation of tailings, pretreatment with the pretreatment of tailings

The invention relates to a method for pretreatment of tailings, tailings in the pretreatment as the main raw materials of sialite cementitious materials and their preparation, which will be 30 ~ 90% and 0.1 ~ tailings containing K = 8%, Na = + or / and / or / and + Ca = 2 + or / and Mg = 2, or / and Fe = 2: \and containing SO 4, 2 - down arrow or / and CO down 3 arrows, 2 - or / and NO down 3, up - or / and NO down 2 up\ - or / and PO: 4 = 3, or / and SiO down 4, up 4 or / and Cl = \- or / and F increase, negative ion salts and 5 ~ 60% water of crystallization or / and / or containing hydroxyl and hydroxyl or CO: 2 Together with other volatile components, the solution is subjected to a hydrothermal alteration at 200~900 C. The hydrothermal altered material 50 ~ 90% and 0.1 ~ 29% cement clinker and 0 ~ 30% water quenched blast furnace slag or other solid waste after high temperature process and 0 ~ 8% and 0.1 ~ 5% of the gypsum rock forming agent with mixed grinding or grinding respectively and then mixing the obtained Siaiite binding the material properties of the material, the strength and stability of the detection was carried out according to the GB175 1999 standard can achieve high-grade cement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种胶凝材料，更确切地说，涉及预处理的尾矿、以该预处理的尾矿为主要原料制备的凝石胶凝材料和它们的制备方法。
技术介绍
尾矿是我国目前产出量最大的固体废弃物之一。我国目前每年尾矿的总产出量为6亿吨，其中5亿吨为铁尾矿，其余为有色金属尾矿、贵金属尾矿和非金属矿尾矿。我国尾矿的累积堆存量为60亿吨。除少数矽卡岩型铁矿的尾矿和部分非金属矿的尾矿外，绝大多数铁矿的尾矿和有色金属尾矿及贵金属尾矿中SiO2与Al2O3之和都大于50％，因此属于高硅铝体系。如此大量的尾矿堆存，不但占据了大量的农田、山川，给环境和生态带来严重破坏，而且还会由于尾矿库超负荷运行或管理不善造成溃坝事故，给人民的生命财产带来巨大损失，和灾难性的环境事故。国内外利用尾矿制备高钙体系的水泥类胶凝材料已有大量的专利申请。中国专利公开号200310109672涉及一种金属尾矿(矽卡岩)生产水泥或水泥制品的方法，其中公开了在水泥制造中加入10～35％金属尾矿(矽卡岩)作为混合材生产水泥及部分代替水泥生产水泥制品的方法，但仍延续了传统高钙体系水泥的基本制造工艺。中国专利公开号011302336涉及一种硅酸盐水泥熟料，其中公开了一种以石灰石、铁尾矿、粉煤灰、锅炉底渣为生料的配料的原料制造水泥熟料的方法，仍然属于传统高钙体系硅酸盐水泥的一种制造方法。中国专利公开号96109194涉及一种铁矿尾矿渣的回收方法，其中将尾矿通过煅烧到400～800℃使FeCO3转变成Fe3O4再磁选回收铁的方法，同时尾矿中的CaCO3及MgCO3被转化成CaO和MgO，高岭石转变成偏高岭石，因而磁选后的剩余部分具有水硬活性，作为生产低标号水泥的原料。该专利技术所公开的生产低标号水泥的技术沿用了传统水泥中用烧粘土作为水泥活性混合材的思想。中国专利公开号92106479涉及利用铜尾矿生产水泥熟料，其中以铜尾矿5～9％、石灰石71～80％、粘土4.5～6.5％，无烟煤6％作为生料的配料生产水泥熟料，其中铜尾矿的主要作用是代替部分粘土，提供SiO2，并有一定的矿化剂作用，其技术路线仍然沿用了传统硅酸盐水泥高钙体系的技术路线。公开号为02158190的专利技术专利《凝石二元化湿水泥及其用途》描述了采用大掺量废渣湿法制备凝石胶凝材料的方法，但未介绍采用热液蚀变的原理先对物料进行预处理的技术，也没有包括以尾矿为主要原料生产凝石的技术。本专利技术所采用的热液蚀变的方法是依据地质作用中热液蚀变作用原理而专利技术的。在地质作用过程中热液蚀变无处不在，是地壳中矿物成份发生改变的最重要的作用。热液蚀变作用中挥发份基团刚被脱出的一瞬间具有强极性、高活性的特点，作用于矿物颗粒表面，使表面晶格剧烈破坏，断键增加，反应活性提高，为随后的溶蚀、解聚、迁移打下基础。这种热液蚀变的强度在多组份盐的复合协同效应作用下还可以大幅度提高。本专利技术涉及一种通过热液蚀变反应将尾矿进行预处理后能够大比例使用尾矿(可达70％以上)，少掺(30％以下)或不掺水泥熟料，生产具有高标号水泥性能的凝石胶凝材料的技术。
技术实现思路
本专利技术以仿地成岩的凝石理论作指导，特别是模仿地质作用中的热液蚀变过程对尾矿进行预处理。预处理的方法是将尾矿30～90％，加入0.1～8％含有K+或/和Na+或/和Ca2+或/和Mg2+或/和Fe2+并含有SO42-或/和CO32-或/和NO3-或/和NO2-或/和PO43-或/和SiO44-或/和Cl-或/和F-离子的盐类物质与5～60％的含结晶水或/和含氢氧根或/和含羟基或/和含CO2及其它含挥发性组份的物料一起混合后在200～900℃进行蚀变反应。这些含挥发性组份的物料包括生油页岩废渣或/和生煤矸石或/和赤泥或/和由生石灰吸水后形成的消石灰或/和石灰石或/和石膏或/和钙钒石或/和废旧混凝土细粉或/和粘土。热液蚀变反应的原理是利用上述各种挥发份基团刚从一些矿物中脱出时的一瞬间具有强极性与高活性，并在多种离子的复合协同作用下，作用于尾矿颗粒，并使之产生大量断键或解聚从而被活化。混合的过程可以是湿混，也可以是干混。所采用的设备是球磨机或强制式混料机，以保证物料的颗粒充分接触。当采用球磨机作为混料设备时，入料粒度可以放宽到0～2000μm，出料粒度为0～100μm。当采用强制式搅拌机作为混料设备时，入料粒度为0～100μm。当采用湿混模式时，泥料出磨后应进行强制脱水处理，控制其含水率在0.1～20％，然后将脱水后的泥料制成料饼或料块或料球或料粉送入蚀变反应器内进行热液蚀变反应。当采用干混模式时，所得干粉也需制成料饼或料块或料球或，必要时可加入0.1～10％的水。热液蚀变反应在高温反应器内进行，高温反应器可以是各种型式的连续式窑炉或间歇式窑炉，如回转窑或遂道窑或链条炉或抽屉窑或梭式窑或料层呈流化态被加热的窑炉。热液蚀变反应的温度为200～900℃，反应的时间为0.6～800分钟。将经过热液蚀变反应预处理过的物料与水泥熟料和高炉水淬矿渣或/和其它经过高温过程的固体废弃物一起混磨或分别磨细后再混合。除上述主要原料外，还要加入占胶凝材料总量0～8％的石膏和0.1～5％的成岩剂。上述主要原料掺入的重量百分比为热液蚀变后的物料50～90％；水泥熟料0.1～29％；高炉水淬矿渣0～30％；其它经过高温过程的固体废弃物0～20％。所述的其它经过高温过程的固体废弃物是粉煤灰、自燃过的煤矸石、钢渣、城市生活垃圾焚烧后的炉渣与飞灰、废陶瓷、废玻璃以及一切以煤或油页岩为燃料的炉渣。如上所述的热液蚀变后的物料的主要化学成份的重量百分比是SiO260～80％，Al2O35～20％，Fe2O30.1～15％，CaO 0.1～20％，MgO 0.1～10％；K2O 0.01～10％；Na2O 0.01～5％；烧失0.5～10％，其它0.1～5％。如上所述的高炉水淬矿渣，其主要化学成份的重量百分比是SiO230～50％，Al2O32～10％，CaO 30～40％，MgO 3～15％；其它0.1～8％。如上所述的石膏可以是天然的无水石膏，二水石膏，脱硫石膏，磷石膏或其它含CaSO4的工业废弃物。如上所述的成岩剂，是购自蓝资科技有限公司的凝石A成岩剂和凝石C成岩剂，其中凝石A成岩剂用于水泥熟料掺量≥5％的配方中，凝石C成岩剂用于水泥熟料掺量＜5％的配方中。如上所述的物料的研磨过程可以是各种物料单独磨细后再混合，也可以是所有物料一起混磨。当各种物料单独磨细后再混合时，各物料的细度均应磨到比表面积280～780m2/kg。如果是各种物料一起混磨则应将最终的混合料磨到比表面积380～980m2/kg。第三种研磨方法是将水泥熟料和烘干的水淬高炉矿渣这些难磨物料先磨到比表面积280～680m2/kg，然后再与其它易磨物料一起混磨。在这种情况下最终混合物料应磨到比表面积380～780m2/kg。有益效果①将尾矿变废为宝，减轻尾矿堆积对生态环境造成的破坏；②所生产的凝石在很多场合可以作为高标号水泥来使用，但其生产成本比生产水泥可降低20～50％；③生产过程对环境的负荷可比生产水泥减少50～80％最佳实施方式1.将粒度在0～2000μm磁铁石英岩型铁矿的尾矿65％与粒度在0～2000μm生油页岩废渣25％，生石灰5％，天然二水石膏4.49％，氟化钠0.2％，亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预处理尾矿的方法，将尾矿３０～９０％，加入０．１～８％含有Ｋ↑［＋］或／和Ｎａ↑［＋］或／和Ｃａ↑［２＋］或／和Ｍｇ↑［２＋］或／和Ｆｅ↑［２＋］并含有ＳＯ↓［４］↑［２－］或／和ＣＯ↓［３］↑［２－］或／和ＮＯ↓［３］↑［－］或／和ＮＯ↓［２］↑［－］或／和ＰＯ↓［４］↑［３－］或／和ＳｉＯ↓［４］↑［４－］或／和Ｃｌ↑［－］或／和Ｆ↑［－］离子的盐类物质与５～６０％的含结晶水或／和含氢氧根或／和含羟基或含ＣＯ↓［２］及其它挥发性组份的物料一起混合后在２００～９００℃进行蚀变反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙恒虎，倪文，徐跃峰，徐维瑞，冯向鹏，易忠来，
申请(专利权)人：北京蓝资凝石科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]