一种以硫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硫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：硫尾矿，5～20份；铝灰，20～40份；电石渣，40～50份；钛石膏，5～20份。本发明专利技术利用硫尾矿完全代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的硫质和铁质原料，部分取代钙质、铝质、硅质原料，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硫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3d抗压强度高达46MPa、7d抗压强度高达55MPa、28d抗压强度高达60MPa。

A sulphoaluminate cement clinker with sulphur tailings as raw materials and its preparation method

The invention provides a sulphoaluminate cement clinker with sulphur tailings as raw materials and a preparation method thereof, which comprises the following components by weight: sulphur tailings, 5-20 parts; alumina ash, 20-40 parts; carbide slag, 40-50 parts; titanium gypsum, 5-20 parts. The sulphur tailings are used to completely replace the sulphur and iron raw materials used in the production of conventional sulphoaluminate cement clinker, partly replace the calcium, aluminium and silica raw materials, grind to a certain fineness, control the formation of minerals in cement clinker by the basicity coefficient cm and sulphur-aluminium ratio P, and prepare sulphoaluminate cement clinker with alumina, calcium carbide slag, titanium gypsum and other ingredients. The sulphoaluminate cement clinker prepared by the invention uses sulphur 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 46 MPa, 7-day compressive strength is as high as 55 MPa, 28-day compressive strength is as high as 60 MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种以硫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，具体涉及一种以硫尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法。
技术介绍
有色金属矿在开采过程中会产生富含硫的尾矿，这些含硫尾矿中的硫化物质在长期的雨水和风化作用下，会产生酸性废水等具有破坏性的污染物，这些污染物会渗透到地下、水中、空气中，不仅会破坏生态环境的平衡，造成环境污染，还会对附近人们的健康形成威胁。我国的有色金属矿开采量巨大，产生的含硫尾矿随着不断增加，尾矿的大量堆积，浪费了大量的土地资源，且利用率很低。因此，硫尾矿的的综合利用是我国有色金属采矿行业亟待解决的问题。硫铝酸盐水泥熟料是以硫铝酸钙硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)为主要矿物的水泥熟料，其制备过程中需要钙质、硅质、铝质、硫质和铁质原料，且可以利用工业固废来替代部分原料，比如硫尾矿，硫尾矿的主要化学成分为SO3、SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3以及少量Zn、Mn、Ti等微量元素，其中SO3、SiO2、Fe2O3、CaO的含量较高可以部分替代原料中的硫质、硅质、铁质和钙质原料，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。利用硫尾矿来生产硫铝酸盐水泥不仅降低了生产成本，而且综合利用了工业固废，具有显著的环保和应用意义。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CN201210022401.8专利技术专利提供了一种活性贝利特硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，该方法以石灰石、含铝工业废渣和石膏为原料，在1300～1380℃煅烧30～60min后冷却制得活性贝利特硫铝酸盐水泥熟料，该方法制得的熟料中含有α′-C2S，α′-C2S虽然比β-C2S具有更高的水硬活性，但是其反应程度依赖于所用稳定物的种类，导致β-C2S的反应活性大于α′-C2S的，且α′-C2S的强度较高，增加粉磨难度，稳定剂的加入同样也增加了生产成本；申请号为CN201210425922.8专利技术专利提供了一种利用焚烧飞灰制备硫铝酸盐水泥熟料的方法，该方法以焚烧飞灰、铝矾土、CaCO3、CaSO4等化学试剂为原料，碱度系数为1.0，在1350℃温度下制得硫铝酸盐水泥熟料，该方法碱度系数较高，且SO3含量不足以形成矿物，容易形成过渡性矿物，影响熟料质量。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，但是利用硫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硫尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，利用硫尾矿完全代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的硫质和铁质原料，部分取代钙质、铝质、硅质原料，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：一种以硫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：硫尾矿，5～20份；铝灰，20～40份；电石渣，40～50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：硫尾矿，7～18份；铝灰，25～36份；电石渣，40～50份；钛石膏，7～18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1～3.5。如上所述的硫铝酸盐水泥熟料，优选，按重量百分比计，所述硫尾矿包括如下组份：SO3，30％～40％；SiO2，20％～30％；Fe2O3，15％～25％；CaO，10％～20％；Al2O3，1％～10％；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。一种如上所述的以硫尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将硫尾矿、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，即得硫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硫尾矿利用的新途径，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)本专利技术利用硫尾矿完全代替常规硫铝酸盐水泥熟料生产用的硫质和铁质原料，部分取代钙质、铝质、硅质原料，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硫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3d抗压强度高达46MPa、7d抗压强度高达55MPa、28d抗压强度高达60MPa。附图说明图1为本专利技术具体实施例1制备的硫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制备的硫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制备的硫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制备的硫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制备的硫尾矿硫铝酸盐水泥熟料不同龄期的抗压强度趋势图；图6为对比例1制备的硫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2制备的硫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3制备的硫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细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以硫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：硫尾矿，5～20份；铝灰，20～40份；电石渣，40～50份；钛石膏，5～20份。

【技术特征摘要】
1.一种以硫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：硫尾矿，5～20份；铝灰，20～40份；电石渣，40～50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：硫尾矿，7～18份；铝灰，25～36份；电石渣，40～50份；钛石膏，7～18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1～3.5。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，所述硫尾矿包括如下组份：SO3，30％～40％；SiO2，20％～30％；Fe2O3，15％～25％；CaO，10％～20％；Al2O3，1％～10％；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...

【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，贾铖，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