一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，按重量份数计，包括如下组份：铜尾矿，6～25份；铝灰，20～35份；电石渣，39～50份；钛石膏，5～20份。本发明专利技术利用铜尾矿部分代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的钙质、硅质、铝质原料，完全取代铁质原料，粉磨至一定细度后，通过碱度系数Cm和硫铝比P来控制水泥熟料中矿物的形成，与铝灰、电石渣、钛石膏等配料制备硫铝酸盐水泥熟料。本发明专利技术制备出的硫铝酸盐水泥熟料的采用铜尾矿和钛石膏进行配合，并经过创造性的试验，得出本发明专利技术所制备的硫铝酸盐水泥熟料的3天抗压强度高达43MPa、7d抗压强度高达55MPa、28d抗压强度高达59MPa。

A sulphoaluminate cement clinker with copper tailings as raw material and its preparation method

The present invention provides a sulphoaluminate cement clinker with copper tailings as raw materials and its preparation method, which comprises the following components by weight: copper tailings, 6-25 parts; alumina ash, 20-35 parts; carbide slag, 39-50 parts; titanium gypsum, 5-20 parts. The copper tailings are used to replace the calcium, silica and aluminium raw materials used in the production of conventional sulphoaluminate cement clinker, and completely replace the iron raw materials. After grinding to a certain fineness, the formation of minerals in the cement clinker is controlled by the basicity coefficient cm and sulphur-aluminium ratio P, and the sulphoaluminate cement clinker is prepared by mixing with alumina, calcium carbide slag, titanium gypsum and other ingredients. The sulphoaluminate cement clinker prepared by the invention uses copper tailings and titanium gypsum to cooperate, and through creative experiments, it is concluded that the 3-day compressive strength of the sulphoaluminate cement clinker prepared by the invention is as high as 43 MPa, 7-day compressive strength is as high as 55 MPa, 28-day compressive strength is as high as 59 MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法。
技术介绍
铜尾矿是指铜矿石经过粉碎，精选后剩余的含铜量较低的固体废弃物，由于其中含有很多重金属，植物很难在上面自然生长，同时尾矿因随风飞扬、雨水流失等方式，对周边地区人们的生活环境易造成污染。除了少量铜尾矿作为旧矿井的填充料之外，其余绝大多数还以填充洼地等方式储存，堆置的铜尾矿不仅占用了大量土地，而且覆盖了原有的植被，生态系统遭到破坏。因此，对铜尾矿的综合利用刻不容缓。硫铝酸盐水泥熟料是指利用钙质、硅质、铝质、硫质和铁质原料形成主要矿物为硫铝酸钙硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)为的水泥熟料，其对原料的品位要求较低，在自然资源极度匮乏的今天，如果大肆利用自然资源生产硫铝酸盐水泥熟料，会极大地增加生产成本，因此可以适当利用工业固废部分替代原料进行生产硫铝酸盐水泥熟料。铜尾矿的主要化学成分为CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3以及少量Cu、Mn、Zn、Ti等微量元素，其主要化学成分与硫铝酸盐水泥熟料的原料成分相近，因此可以用铜尾矿部分替代钙质、硅质、铝质和铁质原料生产硫铝酸盐水泥熟料。铜尾矿中的Cu、Zn、Mn等微量元素和钛石膏中的Ti可以降低熟料的烧成温度，促进熟料中矿物的生成，部分元素可以进入矿物的晶格，由于进入的元素半径与原来晶格元素的半径不同，会导致晶格参数发生变化，产生晶格畸变，可以提高矿物的活性，使熟料的性质发生变化。经过许多研究人员的研究，我国在制备硫铝酸盐水泥熟料方面取得了一定进展。申请号为CN200610076718.4专利技术专利提供了一种利用赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的方法，该方法以石灰石、铝矾土、石膏和赤泥为原料，在1250℃～1350℃温度下煅烧后急冷制得硫铝酸盐水泥熟料，该方法表明可以直接利用赤泥，但是赤泥碱含量较高，并且自身具有辐射性，制备出来的水泥熟料是否有辐射性不能保证；申请号为CN201210301372.9专利技术专利提供了一种将含氟污泥制备硫铝酸盐水泥的方法，该方法以石灰石、矾土、石膏和含氟污泥为原料，先对污泥添加固化剂和稳定剂对污泥中的氟进行固化，然后再对原料煅烧来生产硫铝酸盐水泥熟料，该方法过程复杂，且添加固化剂和稳定剂，生产成本较高，同时把含氟的污泥作为混合材添加进熟料中，可能会影响水泥的性能，污泥中的固化剂和稳定剂会不会在水化过程中产生负面影响也未曾可知。以上方法都是利用工业固体废弃物来制备硫铝酸盐水泥熟料，但是利用铜尾矿来制备硫铝酸盐水泥熟料的方法几乎没有人探索，目前还处于空白研究领域。
技术实现思路
本专利技术是以固体废弃物铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，利用铜尾矿部分代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的钙质、硅质、铝质原料，完全取代铁质原料，粉磨至一定细度后，通过碱度系数Cm和硫铝比P来控制水泥熟料中C2S和C4AF矿物的形成，与铝灰、电石渣、钛石膏等配料制备硫铝酸盐水泥熟料。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：铜尾矿，6～25份；铝灰，20～35份；电石渣，39～50份；钛石膏，5～20份。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：铜尾矿，7～24份；铝灰，21～34份；电石渣，45～50份；钛石膏，10～17份。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，所述硫铝酸盐水泥熟料的原料组成的重量份数要保证碱度系数Cm范围为0.94～0.97；铝硫比P范围为2～4。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量百分比计，所述铜尾矿包括如下组份：CaO，30％～40％；SiO2，30％～40％；Fe2O3，15％～25％；Al2O3，1％～10％；CuO，1％～3％；余量为不可避免的杂质。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量百分比计，所述铝灰包括如下组份：Al2O3，67％～80％；SiO2，7％～15％；CaO，5％～20％；余量为不可避免的杂质。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量百分比计，所述电石渣包括如下组份：CaO，75％～90％；SiO2，3％～10％；Al2O3，3％～10％；SO3，1％～7％；余量为不可避免的杂质。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量百分比计，所述钛石膏包括如下组份：SO3，40％～55％；CaO，25％～40％；Fe2O3，5％～20％；Al2O3，1％～10％；TiO2，1％～5％；余量为不可避免的杂质。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，该硫铝酸盐水泥熟料在添加与熟料质量比为0.07～0.20二水石膏磨细后，比表面积范围为360m2/Kg～440m2/Kg。一种如上所述的以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)将铜尾矿、铝灰、电石渣、钛石膏分别粉磨至200目以下，备用；2)按照原料配比称取各个原料组份，混合搅拌均匀，利用压片机将混合料压制成试饼，100～105℃条件下干燥10～12h后备用；3)将步骤2)中所制备的试饼放入高温炉中，升温至1260℃～1300℃，保温40～55min，急冷至室温，即得铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：1)本专利技术提出了一种铜尾矿利用的新途径，利用固体废弃物作为原料，不需要添加任何外加剂，生产成本低，能耗少，市场和应用前景广阔。2)本专利技术的制备方法简单、易操作，能实现工业化的生产。3)本专利技术利用铜尾矿部分代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的钙质、硅质、铝质原料，完全取代铁质原料，粉磨至一定细度后，通过碱度系数Cm和硫铝比P来控制水泥熟料中C2S和C4AF矿物的形成，与铝灰、电石渣、钛石膏等配料制备硫铝酸盐水泥熟料。本专利技术制备出的硫铝酸盐水泥熟料的采用铜尾矿和钛石膏进行配合，并经过创造性的试验，得出本专利技术所制备的硫铝酸盐水泥熟料的3天抗压强度高达43MPa、7d抗压强度高达55MPa、28d抗压强度高达59MPa。附图说明图1为本专利技术具体实施例1制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图2为本专利技术具体实施例2制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图3为本专利技术具体实施例3制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图4为本专利技术具体实施例4制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图5为本专利技术具体实施例5制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图6为本专利技术具体实施例6制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图7为对比例1制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图8为对比例2制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图9为对比例3制备的铜尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：铜尾矿，6～25份；铝灰，20～35份；电石渣，39～50份；钛石膏，5～20份。

【技术特征摘要】
1.一种以铜尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：铜尾矿，6～25份；铝灰，20～35份；电石渣，39～50份；钛石膏，5～20份。2.如权利要求1所述的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按重量份数计，所述硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：铜尾矿，7～24份；铝灰，21～34份；电石渣，45～50份；钛石膏，10～17份。3.如权利要求1所述的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料的原料组成的重量份数要保证碱度系数Cm范围为0.94～0.97；铝硫比P范围为2～4。4.如权利要求1所述的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按重量百分比计，所述铜尾矿包括如下组份：CaO，30％～40％；SiO2，30％～40％；Fe2O3，15％～25％；Al2O3，1％～10％；CuO，1％～3％；余量为不可避免的杂质。5.如权利要求1所述的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按重量百分比计，所述铝灰包括如下组份：Al2O3，67％～80％；SiO2，7％～15％；CaO，5％～20％；余量为不可避免的杂质。6.如权利要求1所述的硫铝酸盐水泥熟料，其特征在于，按...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建平，郭本凯，冯春花，朱丽飞，冯浩传，陈钰，冯玉洁，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41