一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法技术

本发明专利技术提供了一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法，包括以下步骤：首先将矿石浮选尾渣与其它配料混合而成生料，随后将生料研磨、过筛、模压和煅烧，最后经冷却制得水泥熟料。经本发明专利技术方法制备的硅酸盐水泥熟料配制而成的水泥，其抗压和抗折强度均能达到相关水泥强度要求。本发明专利技术提供的制备硅酸盐水泥熟料的方法简单易行，成本低廉，不但为矿石浮选尾渣的合理化利用拓宽了新方法，还构建了相关行业的循环经济，也为水泥熟料的制备拓宽了新思路。

A method of preparing Portland cement clinker from ore flotation tailings

The invention provides a method for preparing Portland cement clinker from ore flotation tailings, which comprises the following steps: first, the ore flotation tailings are mixed with other ingredients to form raw meal, then the raw meal is grinded, screened, molded and calcined, and finally the cement clinker is prepared by cooling. The compressive strength and flexural strength of the cement prepared by the Portland cement clinker prepared by the method of the invention can meet the relevant cement strength requirements. The method for preparing Portland cement clinker provided by the invention is simple and easy, and has low cost. It not only widens a new method for the rational utilization of ore flotation tailings, but also constructs a circular economy of related industries, and widens a new idea for the preparation of cement clinker.

【技术实现步骤摘要】
一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法
本专利技术涉及一种水泥熟料的制备方法，具体涉及一种用矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法。
技术介绍
铅锌尾渣在铅锌浮选作业过程中产生，是由选矿厂排放的尾渣矿浆经自然脱水后形成的固体矿物废料，其主要组分根据自然成矿条件不同，成分差异较大，硫化矿体系主要含硅酸盐、碳酸盐，氧化矿体系含石灰石，此外伴生多种重金属元素。花垣县及周边县市境内的铅锌矿主要以石灰石为主及少量铅锌硫化物矿，而碳酸锰矿则主要含石英、碳酸盐，及少量黄铁矿、氧化铝及长石。大量的尾渣主要堆放在尾渣库或者一些自然场所中，不可避免地带来一些环境污染问题和地址安全隐患。从铅锌尾渣消耗量方面考虑，建材和回填技术需要大量的尾渣，但目前在建材领域的尾渣用量还只局限于作为辅助配料使用，在硅酸盐水泥工业中的应用很少，低于10％，对解决大量的铅锌浮选尾渣来说不是首选工艺。低品位锰矿原矿中主要富含二氧化硅，此外含有少量的含铁物相、含钙镁物相和含铝物相，在浮选尾渣中钙镁物相含量低，铁、铝元素得到富集，低品位的锰矿浮选获得高品位的锰精矿后产生大量的浮选尾渣，以7％的锰含量的矿石为原料获得21％左右的锰含量的精矿为例，首先低品位碳酸锰矿石进行精细的磨矿分级，得到合理的磨矿细度，使有用矿晶粒与脉石颗粒解离，再往矿浆中加入合适的调整剂，加大脉石矿物的不可浮选性，用对碳酸锰具有选择性的捕收剂进行捕收，在性能先进的浮选机中调节矿浆合适的温度进行连续泡沫浮选，浮选泡沫经过滤后得到含锰较高的浮选产品。其具体工艺流程为：矿石粗碎→细磨→分级粗粒再细磨→加调整剂→搅拌混合→加捕收剂→搅拌混合→浮选→过滤→包装。通过选矿处理后产生70％左右的浮选渣。这些选矿尾渣进入尾砂坝后产生二次污染，随着尾渣坝堆存量的饱和，极易产生垮坝等地质灾害而形成安全隐患，后期的管理维护费用高昂，同时由于目前对新的尾砂坝的审批建设进行控制，浮选尾渣的处理成了冶炼企业发展的瓶颈。目前，碳酸锰选矿尾渣的应用研究较少，仅见有少量报道用于制免烧砖。花垣县及周边县市的碳酸锰矿选矿方式主要以磁选为主，但是磁选尾矿中成分复杂，石英的含量也随着选矿效率的不同而不一而异，而碳酸锰浮选尾矿的研究应用更是从未见报道，还处于空白阶段。因此，无论是从环境保护、企业自身发展还是整个行业角度分析，开展对铅锌尾渣和锰矿浮选尾渣的研究，找出一种合理的资源化利用方式不但很有必要，而且非常迫切。
技术实现思路
基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，利用冶炼企业生产过程中产生的矿石浮选尾渣为主要原料，通过与氢氧化铝和无定形氧化硅混合，经研磨、过筛、模压、煅烧和冷却等工艺过程，最终制得硅酸盐水泥熟料。经本专利技术方法制备的硅酸盐水泥熟料配制而成的水泥，其3天和28天强度均能达到相关水泥强度要求。本专利技术提供的制备硅酸盐水泥熟料的方法简单易行，成本低廉，不但为矿石浮选尾渣的合理化利用拓宽了新方法，还构建了相关行业的循环经济，也为水泥熟料的制备拓宽了新思路。因此，本专利技术的第一方面提供了一种制备硅酸盐水泥熟料的方法，包括以下步骤：(1)将矿石浮选尾渣和其它配料混合而成生料；(2)将生料研磨、过筛和模压；(3)将模压成型后的生料煅烧；(4)经冷却，制得水泥熟料。本专利技术的第二方面提供了一种根据上述方法制备的水泥熟料。本专利技术提供的用铅锌矿和锰矿浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法及由此制备水泥熟料具有以下优势：(1)本专利技术所用主要原料为冶炼企业在生产过程中产生的废渣，这不但降低了成本，也为矿石浮选尾渣的处理找到了新途径；(2)构建了相关行业的循环经济，也为水泥熟料的制备拓宽了新思路；(3)本专利技术提供的制备硅酸盐水泥熟料的方法简单易行，成本低廉；(4)不但有利于环境保护，也为资源的合理化利用拓宽了新方法。附图说明图1为在煅烧终点温度1450℃保温不同时间制得的水泥熟料的XRD谱图；图2为不同煅烧起点温度制得水泥熟料的XRD谱图；图3为不同煅烧终点温度制得水泥熟料的XRD谱图；图4为不同煅烧气氛下制得水泥熟料的XRD谱图；图5为根据实施例8制得水泥熟料与海螺水泥厂制得熟料的XRD对比谱图；图6为弱还原气氛下制得水泥熟料的扫描电镜照片；图7为还原性气氛下制得水泥熟料的扫描电镜照片；图8为氧化性气氛下制得水泥熟料的扫描电镜照片。具体实施方式下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术提供了一种制备硅酸盐水泥熟料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将矿石浮选尾渣和其它配料混合而成生料；(2)将生料研磨、过筛和模压；(3)将模压成型后的生料煅烧；(4)经冷却，制得水泥熟料。以下对该步骤进行具体描述和说明。步骤(1)将矿石浮选尾渣和其它配料混合而成生料。在该步骤中，所述矿石浮选尾渣为硫铁矿浮选尾渣、菱镁矿浮选尾渣、锰矿浮选尾渣、铅锌矿浮选尾渣、磷矿浮选尾渣、铜硫矿浮选尾渣和钼矿浮选尾渣。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述矿石浮选尾渣为铅锌矿浮选尾渣和锰矿浮选尾渣。在本专利技术步骤(1)中，先将矿石浮选尾渣烘干和粉碎，再将其与其它配料混合。由于铅锌尾渣和锰矿浮选尾渣为半干渣，因此在粉碎之前需对其进行烘干。由于铅锌矿浮选尾渣部分颗粒团聚成团块状，而作为硅酸盐水泥熟料煅烧原料，小部分粒度较大，则需要进一步处理，因此需对其进行粉碎，处理后的原料粒度应小于80μm。通过对锰矿浮选尾渣用激光粒度仪进行粒度测定，发现锰矿浮选尾渣粒度呈正态分布，粒径范围为10-1000μm。体积平均粒径为188.281μm，累积粒径表明16.7％的颗粒粒径小于80μm，锰尾渣细度为83.3。因此，其作为硅酸盐水泥熟料煅烧原料，粒度较大，也需要对其进行粉碎处理，处理后的原料粒度应小于80μm。根据本专利技术进一步优选的实施方式，该步骤中，所述铅锌尾渣中含有铁质及其它微量元素，且还含有铅、锌、铜、镉等重金属，铅锌尾渣的各项检测指标显示，企业铅锌尾渣的pH值大于9且小于12.5，其余元素在水中溶解度均高于GB5085.3和GB8978中的溶解度限值，对环境影响较大。在更进一步优选的实施方式中，所述铅锌尾渣中主要含有碳酸钙，杂质相较少，更优选地，铅锌尾渣中碳酸钙的含量大于等于96％。根据本专利技术进一步优选的实施方式，所述锰矿浮选尾渣主要含有铁、铝元素，钙镁物相含量低，同时也存在很多重金属元素。在更进一步优选的实施方式中，所述锰矿浮选尾渣含有氧化硅、氧化铝、氧化亚锰和氧化铁；有害成分S、钾、钠含量也较高。同时原料中Cr、Cd、As等有害金属元素的含量为ppm级，含量低。由于铅锌矿尾渣富含铁质及其它微量元素，因此在煅烧前必须加入必要的配料。在该步骤中，所述其它配料为氢氧化铝和无定形氧化硅，所述无定形氧化硅优选为二氧化硅。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)将矿石浮选尾渣和其它配料混合而成生料；/n(2)将生料研磨、过筛和模压；/n(3)将模压成型后的生料煅烧；/n(4)经冷却，制得水泥熟料。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将矿石浮选尾渣和其它配料混合而成生料；
(2)将生料研磨、过筛和模压；
(3)将模压成型后的生料煅烧；
(4)经冷却，制得水泥熟料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，
所述矿石浮选尾渣为硫铁矿浮选尾渣、菱镁矿浮选尾渣、锰矿浮选尾渣、铅锌矿浮选尾渣、磷矿浮选尾渣、铜硫矿浮选尾渣和钼矿浮选尾渣；
优选地，所述矿石浮选尾渣为铅锌矿浮选尾渣和锰矿浮选尾渣。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，
所述铅锌尾渣中含有铁质及其它微量元素；
优选地，所述铅锌尾渣中主要含有碳酸钙，更优选地，铅锌尾渣中碳酸钙的含量大于等于96％；
所述锰矿浮选尾渣主要含有铁、铝元素，钙镁物相含量低；
优选地，所述锰矿浮选尾渣含有氧化硅、氧化铝、氧化亚锰和氧化铁；
所述其它配料为氢氧化铝和无定形氧化硅。


4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，
所述生料是按照一定比例配制而成的，其中，铅锌尾渣75％～85％，锰矿浮选尾渣11％～19％，无定形氧化硅1％～8％；
优选地，铅锌尾渣76％～82％，锰矿浮选尾渣14％～18％，无定形氧化硅1％～4％；
更优选地，铅锌尾渣79％～81％，锰矿浮选尾渣14％～16％，无定形氧化硅2％～3％。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，
所述生料研磨是在行星球磨机中进行的，研磨时间为1～5h；
将研磨后的生料过筛，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：常兴华，金胜明，崔葵馨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43