一种利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法技术

本发明专利技术涉及工业固废综合利用技术领域的一种利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法，包括以下步骤：1)将铝土矿选矿尾矿加入赤泥烘干，煤矸石分级筛选备用；2)混合料配置热值、破碎、沉化；3)成型、码坯、烘干；4)煅烧、淬冷；制成熟料A；5)利用淬冷余热低温改性工业副产石膏制成建筑石膏B，并烘干原料及混合料坯体；6)取熟料A、建筑石膏B，复合激发剂、助剂细磨，得到胶凝材料。该发明专利技术利用低品位煤矸石煅烧矿尾、赤泥，使改性后的熟料具有吸附重金属的能力，加入激发剂、助剂经细磨制成成品。产品性能稳定、用途广、绿色环保；利用余热改性工业副产石膏，低耗高值，为大规模利用工业固废提供一条切实可行的技术路线。切实可行的技术路线。

【技术实现步骤摘要】
一种利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法


[0001]本专利技术属于工业固废综合利用
，特别是涉及一种利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法。

技术介绍

[0002]铝土矿选矿尾矿是有色金属尾矿主要工业固废之一，其颗粒细、形态软弱粘稠、沉降速度慢，又无任何胶结性，库存1～3年含水量仍高达50％以上，利用难度大，堆存量巨大；煤矸石作为共伴生矿是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、但比煤坚硬的黑灰色岩石，是煤矿行业排放量最大的固体废弃物，且煤矸石中的重金属经过长期的自然侵蚀，易发生风化、迁移，并随降水渗进土壤中污染地下水；赤泥是氧化铝生产过程中的又一固体废弃物，是目前排放量较大、对自然环境危害严重的主要工业废渣之一，存在碱性高、水化活性低、含水量高等特点且含有微量重金属，在烘干粒化过程中处理难度大，成本高，其综合利用已成为世界难题，库存量呈逐年上升趋势；钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时排出的以二水石膏为主要成分的工业废渣，且排放量较大、对自然环境危害严重，表观现象上类似铝土矿选矿尾矿，具有含水量大，粘度高，杂质多等特点，并含有少量对人体、环境有害的重金属离子，几乎没有得到利用。
[0003]上述四种工业固废受资源禀赋、能源结构、发展阶段、产品附加值低等因素影响，利用难度高、储存量巨大，是国内外工业固废综合治理的重中之重。截止目前，在铝土矿选矿尾矿综合利用方面，利用铝土矿选矿尾矿制备低温陶瓷木材、低温陶瓷胶凝材料和砖的研究成果仅处于试验阶段。在煤矸石综合利用方面，将高热值的(热值在800大卡～1800大卡)煤矸石、粉煤灰和锅炉炉渣掺混进行燃烧发电；将低品位煤矸石、粉煤灰代替燃料和黏土烧结新型墙体材料等专利技术，得到了大规模应用。据不完全统计，国内2005年～2015年新建各类用于煤矸石、粉煤灰烧结砖的隧道窑、旋转隧道窑装备约上万条，利用煤矸石、粉煤灰近30亿吨，煤矸石得到了极大的综合利用。然而，随着技术和产品的换代更新，一方面烧结砖和砌块逐渐被装配式新型墙体材料替代，另一方面是燃烧技术、燃煤热效率大幅度提升，现排的粉煤灰、炉渣基本燃尽，残余热值较低；而现剩存的煤矸石因热值低和窑炉设计上的缺陷造成生产成本增加，导致国内近万条以烧结煤矸石、粉煤灰生产墙体材料的隧道窑濒临停产或关闭，据不完全统计，此类固定资产投资约4000亿元，若停产、闲置将造成很大的资源浪费。且目前低品位煤矸石(热值＜800大卡)仍堆存数亿吨，每年新增数千万吨，带来了巨大的环境负担。
[0004]专利号为CN101318787B的专利文献公开了一种铝工业工艺废渣全部转型为建筑材料的工艺与方法，其利用赤泥、锅炉炉渣、选矿尾矿、化灰渣、煤气发生炉渣、淤泥六种废渣自身的物质属性，通过干燥、粉碎、合理配比、加工成型、固结或烧结工艺转化为新型的路用材料和建筑墙体材料。实践过程中，受粉煤灰及炉渣内燃值连年快速下降，低品位煤矸石烧结和窑炉设计缺陷导致生产成本增加，加之新型墙体材料换代升级的影响，应用效果不佳，显示出该专利技术的不成熟和局限性。
[0005]专利号为CN105060749A的专利文献公开了一种用隧道窑处理磷石膏制备特种硬石膏胶凝材料的方法，利用48％～75％份磷石膏、8％～25％份石煤和15％～50％份废石渣进行配料、混合、均化、成型，在隧道窑内煅烧，得到特种硬石膏熟渣，然后粉磨成特种石膏胶凝材料；专利号为CN201410334309.4的专文献公开了一种综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，以赤泥、磷石膏、煤矸石作为主要原燃材料，辅以校正材料电石渣、磷渣、铬渣、钡渣、废焦炭屑、煤、植物残渣进行混合、碾压，其配合比为赤泥∶磷石膏∶煤矸石∶校正料＝35～80∶5～35∶5～35∶0～35，制成含湿物料，挤压成型为块状、粒状和棒状，或用成球盘成型为球状，进行烘干。上述两个专利技术专利虽然为利用隧道窑烧结工艺处理工业固废制备胶凝材料提供了一种新的思路，但以煤矸石作为部分燃料，在950℃～1400℃温度条件下煅烧0.25～24h，需要增加大量的燃煤或煤石作为煅烧热源，且未考虑隧道窑断面大，配料、热辐射、热交换必须与烧结空间科学匹配才能保证烧结质量的技术问题，所以能耗大、热效率低，产量低，成本高，烧结质量无法保证，不能形成规模生产，更未涉及到对固废中碱含量和重金属的处理和烧结余热的综合利用。
[0006]专利号为CN112745049A的专利文献公开了一种煤矸石基掺合料及其制备方法，以80
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90份煤矸石为原料，将其预磨成粉，然后将煤矸石粉与5
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15份氧化钙和5
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15份石膏进行湿混、蒸养、煅烧，随后将煅烧后的产物冷却后与3
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6份硅烷偶联剂进行共同粉磨，最后将共同粉磨后的产物与15
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20份粉煤灰和5
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10份石灰石粉进行混合得到所述煤矸石基掺合料；该专利仅将煤矸石仅作为混凝土掺合料来使用，而未涉及煤矸石是一种既可以提供热能对其他固废进行煅烧处理，又能通过自身燃烧的余热处理其他固废，且工序多、能耗高、生产能力低，工艺复杂，存在着一定的局限性，与同类产品相比没有价格优势。
[0007]综合上述专利技术、研究成果发现，铝土矿选矿尾矿(共伴生矿)、赤泥、工业副产石膏等多数为亲水性固废，而从化学成分、矿物分析得知，其具有生产水泥的矿物成分，通过烘干脱水、碱激发、金属盐激发活化、热力活化、机械活化的工艺技术，生产人造胶凝材料在一定的使用范围内代替水泥，成为该
的热门话题；但现有技术中对铝土矿选矿尾矿、煤矸石、赤泥和钛石膏的综合利用不涉及对固废中碱含量和重金属的处理以及烧结余热的综合利用，且存在技术不成熟、局限性大、工序多、能耗高、热效率低、产量低、成本高和质量不稳定等缺陷，不能形成规模生产。由此，亟待研发一种新的利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法以改进现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一个目的：旨在提供一种利用铝土矿选矿尾矿为主要原料，赤泥作为辅助原料，用低热值煤矸石中的残余热能，通过对其(热值)合理掺配、破碎与尾矿、赤泥混料、成型，能在隧道窑中自燃，一是为处理固废中的重金属提供温度环境，二是将煅烧后矿物成分稳定的煤矸石一并作为原料用于制备胶凝材料的方法。本专利技术的另一个目的：旨在提供一种利用隧道窑“一烧多烘”工艺，用余热对含水量大、粘度高、杂质多的工业固废进行脱水烘干，为制备胶凝材料提供必要条件；并对工业副产石膏进行改性，直接生产建筑石膏产品；实现设备共享、一机多用、产品多样、节能环保的技术方案。
[0009]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0010]一种铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法，包括如下步骤：
[0011]1)原材料处理：在铝土矿选矿尾矿中加入赤泥并烘干至粉状后，作为原料A待用，其中铝土矿选矿尾矿与赤泥的干基质量比为1.5～2∶0.5～1；将煤矸石进行分级筛选、破碎，并混配至发热值≥600kJ/kg，作为原料B待用；
[0012]2)将原料A和原料B进行配热、匀质、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)原材料处理：在铝土矿选矿尾矿中加入赤泥并烘干至粉状后，作为原料A待用，其中铝土矿选矿尾矿与赤泥的干基质量比为1.5～2∶0.5～1；将煤矸石进行分级筛选、破碎，并混配至发热值≥600kJ/kg，作为原料B待用；2)将原料A和原料B进行配热、匀质、沉化，得到混合料，所述配热用于将混合料的内燃值调配到230kJ/kg～280kJ/kg；3)将混合料通过成型、码坯和烘干，制成混合料坯体；4)将混合料坯体进行煅烧和淬冷，制成熟料A；5)将步骤4)的煅烧、淬冷过程中产生的部分高温烟气引入分体式烘干窑中，所述分体式烘干窑包括一条高温窑和两条低温窑，所述高温窑利用高温烟气的余热对工业副产石膏低温改性，制成建筑石膏B；所述高温烟气经高温窑余热利用后转为低温烟气，所述低温烟气分两路分别引入两条低温窑中，一条所述低温窑用于混合料坯体烘干，另一条所述低温窑用于对原材料或工业副产石膏进行预处理；6)将熟料A、建筑石膏B、复合激发剂和助剂按质量比60～80：5～15：5～15：0.1～5进行掺混，并机械细磨至比表面积为400
㎡
/kg～450
㎡
/kg，得到胶凝材料。2.根据权利要求1所述的利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法，其特征在于：所述铝土矿选矿尾矿的含水量为15％～50％，其主要成分包括SiO2：18wt％～55wt％、Fe2O3：4.84wt％～13.25wt％、Al2O3：23.73wt％～57.6wt％、CaO：0.36wt％～5.97wt％、TiO2：1.16wt％～3.87wt％、MgO：0.18wt％～1.69wt％、K2O：0.37wt％～4.71wt％、Na2O3：0.06wt％～0.84wt％；所述赤泥的含水量为10％～60％，其主要成分包括TiO2：2.64wt％～4.40wt％、Fe2O3：5.00wt％～11.40wt％、Al2O3：6.40wt％～21.06wt％、CaO：36.01wt％～46.80wt％、MgO：0.93wt％～2.03wt％、SiO2：21.06wt％～25.90wt％、K2O：0.20wt％～0.77wt％、Na2O：2.60wt％～3.21wt％；所述煤矸石的热值为200kJ/kg～1000kJ/kg，其主要成分包括SiO2：37wt％～65wt％、Fe2O3：2.2wt％～14.6wt％、Al2O3：8wt％～36wt％、CaO：0.4wt％～4.6wt％、TiO2：0.2wt％～4wt％、MgO：0.1wt％～2.4wt％、SO3：4.85wt％～5.50wt％，K2O+Na2O：1.45wt％～3.9wt％；所述工业副产石膏为钛石膏、脱硫石膏或磷石膏中的一种，且钛石膏、脱硫石膏或磷石膏中CaSO4·
2H2O的含量≥80％，含水量为20％～60％；所述复合激发剂为氢氧化钠、水玻璃、42.5普通硅酸盐水泥和S95级高炉淬水矿渣中的至少两种；所述助剂为磷酸钡、木质素磺酸钙、硫酸钠和硼砂中的任意两种。3.根据权利要求2所述的利用铝土矿选矿尾矿制备胶凝材料的方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文举，张新爱，
申请(专利权)人：王文举，
类型：发明
国别省市：