一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，是由以下原料按配比構(gòu)成的復(fù)合粉體，磁化還原焙燒鐵尾礦30-40wt%，熟料45wt%，石膏5wt%，工業(yè)廢渣10-20wt％。將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5℃下烘干；將烘干后的磁化還原焙燒鐵尾礦通過(guò)1毫米方孔篩；向磁化還原焙燒鐵尾礦中加入工業(yè)廢渣、熟料和石膏，混合均勻，得到本發(fā)明的水泥。本發(fā)明能有效利用磁化還原焙燒鐵尾礦達(dá)到30%以上，水泥3天抗壓強(qiáng)度可達(dá)到23.6MPa,28天抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到40.5MPa，實(shí)現(xiàn)了磁化還原焙燒鐵尾礦的資源化利用，為我國(guó)堆存的大量磁化還原焙燒鐵尾礦找到了解決辦法，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說(shuō)明】一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)也得到了快速發(fā)展，但與此同時(shí)，鐵尾礦作為煉鋼選鐵的固體廢棄物，其排放量也越來(lái)越多，截止到2011年，我國(guó)產(chǎn)出鐵尾礦達(dá)到28.99億噸，如此龐大的鐵尾礦排放產(chǎn)生了一系列經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問(wèn)題，為了有效利用鐵尾礦，人們開(kāi)展了利用鐵尾礦生產(chǎn)建筑用砂、建筑砌塊、瓷質(zhì)磚、建筑板材、粘結(jié)砂衆(zhòng)、飾面磚、低膨脹微晶玻璃、通體磚、人工魚(yú)礁等諸多方面的研究并已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，為大量的鐵尾礦找到了出路。
[0003]與普通鐵尾礦不同，磁化還原焙燒鐵尾礦作為鐵尾礦的一個(gè)分支是赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦及其共生礦(紅礦)等弱磁性鐵礦物加熱到一定溫度后，與適量的還原劑相作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袕?qiáng)磁性磁鐵礦，然后進(jìn)行強(qiáng)磁選礦所剩余的固體廢棄物。我國(guó)赤鐵礦、褐鐵礦和鐵錳礦石等弱磁性鐵礦物儲(chǔ)量豐富，已探明儲(chǔ)量18.34億噸，占鐵礦石探明儲(chǔ)量的3.4%,另有保有儲(chǔ)量18.21億噸。例如:陜西省柞水縣境內(nèi)大西溝鐵礦是我國(guó)目前探明儲(chǔ)量最大的菱鐵礦床，儲(chǔ)量約3億噸。云南玉溪某褐鐵礦，儲(chǔ)量約5000萬(wàn)噸。據(jù)估計(jì)，生產(chǎn)I噸鋼鐵要產(chǎn)生0.3噸磁化還原焙燒鐵尾礦，這樣勢(shì)必產(chǎn)生大量的磁化還原焙燒鐵尾礦，不僅占用了大量土地和造成資源浪費(fèi)，而且也給人類生活帶來(lái)嚴(yán)重污染和危害，破壞了生態(tài)平衡。
[0004]為了資源化利用磁化還原焙燒鐵尾礦，人們開(kāi)展了利用磁化還原焙燒鐵尾礦制備染料吸附劑和陶瓷磚的研究。這些方法確實(shí)有效地利用了磁化還原焙燒鐵尾礦，但也存在一些局限性。如利用磁化還原焙燒鐵尾礦制備陶瓷磚需經(jīng)歷高溫過(guò)程，故能耗高；利用磁化還原焙燒鐵尾礦制備染料吸附劑，市場(chǎng)用量較小，對(duì)磁化還原焙燒鐵尾礦的大規(guī)模利用無(wú)顯著意義。
[0005]經(jīng)檢索，目前還沒(méi)有關(guān)于磁化還原焙燒鐵尾礦資源化利用的專利公開(kāi)。
[0006]建筑材料工業(yè)，特別是水泥工業(yè)消納大量的工業(yè)廢渣，既可用作水泥熟料原燃料，也可用作水泥混合材，同時(shí)其固體廢棄物排放幾乎為零。例如:磷渣、鋼渣和銅渣等工業(yè)廢棄物現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)中，而且工藝已經(jīng)十分成熟。粉煤灰和礦渣等工業(yè)廢渣，現(xiàn)在已經(jīng)作為一種資源和商品，被應(yīng)用于水泥混凝土行業(yè)。磁化還原焙燒鐵尾礦作為選礦固體廢棄物，其化學(xué)組成主要為硅、鋁和鐵等。這也為磁化還原焙燒鐵尾礦大量應(yīng)用于水泥工業(yè)提供了條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于充分利用磁化還原焙燒鐵尾礦，提供一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥及其制備方法。
[0008]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，是由磁化還原焙燒鐵尾礦、熟料、石膏和工業(yè)廢渣按配比構(gòu)成的復(fù)合粉體，磁化還原焙燒鐵尾礦占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為30-40%,熟料占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為45%，石膏占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為5%，工業(yè)廢渣占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為10-20%。
[0009]所述磁化還原焙燒鐵尾礦的細(xì)度為80微米方孔篩篩余< 10%，45微米方孔篩篩余(25%。
[0010]所述工業(yè)廢渣是粉煤灰、石灰石和礦渣中的一種或多種組合。
[0011]所述粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，粉煤灰的比表面積為400-450m2/kg。
[0012]所述礦渣是由鋼鐵廠排放的水淬渣，粉磨至比表面積為400_500m2/kg。
[0013]所述熟料強(qiáng)度要求> 50MPa,粉磨細(xì)度控制在80微米方孔篩篩余< 10%，比表面積為 350 土 10m2/kg。
[0014]所述石膏為SO2大于30%的天然二水石膏。
[0015]一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥制備方法，其步驟如下:
1)烘干:將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5°c下烘干；
2)篩分:將烘干后的磁化還原焙燒鐵尾礦通過(guò)I毫米方孔篩，用以去除磁化還原焙燒鐵尾礦中大顆粒；
3)混合:向30-40重量份的磁化還原焙燒鐵尾礦中加入10-20重量份的工業(yè)廢渣、45重量份的熟料和5重量份的石膏，混合均勻，得到以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料具有適宜膠砂流動(dòng)性能的水泥。
[0016]采用上述方案后，本發(fā)明將預(yù)處理過(guò)的磁化還原焙燒鐵尾礦與工業(yè)廢渣、熟料和石膏按適當(dāng)配比混合均勻，得到以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥。經(jīng)驗(yàn)證，以本發(fā)明制備的水泥能有效利用磁化還原焙燒鐵尾礦達(dá)到30%以上，水泥3天抗壓強(qiáng)度可達(dá)到23.6MPa, 28天抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到40.5MPa。本發(fā)明以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料，實(shí)現(xiàn)了磁化還原焙燒鐵尾礦的資源化利用，為我國(guó)堆存的大量磁化還原焙燒鐵尾礦找到了解決辦法，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的水泥，是由磁化還原焙燒鐵尾礦、工業(yè)廢渣(粉煤灰、石灰石或礦渣)、熟料和石膏復(fù)合得到的。
[0019]其中:原料之一的磁化還原焙燒鐵尾礦無(wú)需粉磨，只需將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5°C下烘干，然后通過(guò)I毫米方孔篩，去除大顆粒即可，磁化還原焙燒鐵尾礦粉的細(xì)度可達(dá)到80微米方孔篩篩余< 10% ;45微米方孔篩篩余< 25%。研究表明，磁化還原焙燒鐵尾礦粉的細(xì)度對(duì)試樣強(qiáng)度的影響不顯著，當(dāng)磁化還原焙燒鐵尾礦粉細(xì)度逐漸由45 μ m方孔篩篩余24.7%降低至8.3%時(shí)，試樣的強(qiáng)度僅僅增加了 1.5MPa，因此該磁化還原焙燒鐵尾礦粉的細(xì)度可以控制在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，所用磁化還原焙燒鐵尾礦粉的用量可占復(fù)合粉體質(zhì)量百分比的30-40%。
[0020]用于本發(fā)明中的另一重要原料工業(yè)廢渣(粉煤灰、石灰石或礦渣)，可商購(gòu)獲得。工業(yè)廢渣的作用是改善水泥的物理性能。其中，粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，粉煤灰的比表面積為400-450m2/kg，礦渣是由鋼鐵廠排放的水淬渣，粉磨至比表面積為400-500m2/kg，研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合粉體摻加粉煤灰或礦渣后，摻加磁化還原焙燒鐵尾礦的復(fù)合粉體膠砂流動(dòng)性能明顯變好。尤其摻加礦渣后，不僅復(fù)合粉體的膠砂流動(dòng)性能明顯變好，后期強(qiáng)度也有顯著提高。在本發(fā)明中，粉煤灰或礦渣的用量可占復(fù)合粉體質(zhì)量百分比的10-20%。
[0021]用于本發(fā)明中的另一重要原料熟料，要求28天抗壓強(qiáng)度≥50MPa，粉磨細(xì)度控制在80微米篩余< 10%，比表面積為350±10m2/kg。在本發(fā)明中，熟料可占復(fù)合粉體質(zhì)量百分比的45%。
[0022]本發(fā)明所用石膏為SO2大于30%的天然二水石膏。在本發(fā)明中，石膏可占復(fù)合粉體質(zhì)量百分比的5%。
[0023]本發(fā)明還進(jìn)一步提供以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料具有適宜膠砂流動(dòng)性能的水泥制備方法，具體可選擇以下步驟:
第一步，烘干:將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5°C 下烘干。
[0024]第二步，篩分:將烘干后的磁化還原焙燒鐵尾礦通過(guò)I毫米方孔篩，用以去除大顆粒。
[0025]第三步，混合:將磁化還原焙燒鐵尾礦、熟料、石膏以及工業(yè)廢渣粉按適當(dāng)比例混合均勻，得到復(fù)合粉體。
[0026]實(shí)施例1
制備以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料具有適宜膠砂流動(dòng)性能的水泥，并檢測(cè)其膠砂流動(dòng)度和力學(xué)性能
本實(shí)施例中采用復(fù)合粉煤灰以期望改善復(fù)合粉體的膠砂流動(dòng)性能，具體方法包括以下步驟:
I)烘干:將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5°C下烘干。
[0027]2)篩分:將烘干后的磁化還原焙燒鐵尾礦通過(guò)I毫米方孔篩，用以去除大顆粒。
[0028]3)混合:向30-40重量份的磁化還原焙燒鐵尾礦中加入10_20重量份的粉煤灰、45重量份的熟料和5重量份的石膏，混合均勻，得到以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料具有適宜膠砂流動(dòng)性能的水泥。
[0029]其中，取30重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、65重量份熟料、5重量份石膏制備的水泥450g，在水灰比(重量比)0.5、膠砂比(重量比)1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣BI (對(duì)比例)。
[0030]取30重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、20重量份粉煤灰、45重量份熟料、5重量份石膏制備的水泥450g，在水灰比0.5、膠砂比1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣B2。
[0031]取35重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、60重量份熟料、5重量份石骨制備的水泥450g,在水灰比0.5、膠砂比1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣B3 (對(duì)比例)。
[0032]取35重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、15重量份粉煤灰、45重量份熟料、5重量份石膏制備的水泥450g，在水灰比0.5、膠砂比1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣B4。
[0033]取40重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、55重量份熟料、5重量份石骨制備的水泥450g,在水灰比0.5、膠砂比1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣B5 (對(duì)比例)。
[0034]取40重量份磁化還原焙燒鐵尾礦、10重量份粉煤灰、45重量份熟料、5重量份石膏制備的水泥450g，在水灰比0.5、膠砂比1/3的條件下成型砂漿試樣，得到試樣B6。
[0035]參照《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》(GB/T 2419-2005)和《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)分別測(cè)試以上實(shí)施例1中所述各試樣的膠砂流動(dòng)度和3天、28天強(qiáng)度。結(jié)果如表1所示，通過(guò)復(fù)摻粉煤灰可以改善復(fù)合粉體的膠砂流動(dòng)性能。其中，當(dāng)磁化還原焙燒鐵尾礦摻量30%和35%時(shí)，分別摻加20%和15%粉煤灰，可使水泥的膠砂流動(dòng)度提高5%以上。當(dāng)磁化還原焙燒鐵尾礦摻量達(dá)到40%時(shí)，摻加10%粉煤灰對(duì)水泥膠砂流動(dòng)性能改善不明顯。
[0036]復(fù)摻粉煤灰將降低復(fù)合粉體的3天和28天強(qiáng)度，在同等摻量磁化還原焙燒鐵尾礦下，復(fù)摻粉煤灰將使復(fù)合粉體的3天和28天強(qiáng)度降低2-4MPa。
[0037]表1摻加粉煤灰、石灰石粉水泥膠砂流動(dòng)度

【權(quán)利要求】
1.一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:是由磁化還原焙燒鐵尾礦、熟料、石膏和工業(yè)廢渣按配比構(gòu)成的復(fù)合粉體，磁化還原焙燒鐵尾礦占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為30-40%，熟料占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為45%，石膏占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為5%，工業(yè)廢渣占復(fù)合粉體的質(zhì)量百分比為10-20%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述磁化還原焙燒鐵尾礦的細(xì)度為80微米方孔篩篩余< 10%，45微米方孔篩篩余< 25%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述工業(yè)廢渣是粉煤灰、石灰石和礦渣中的一種或多種組合。
4.如權(quán)利要求3所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，粉煤灰的比表面積為400-450m2/kg。
5.如權(quán)利要求3所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述礦渣是由鋼鐵廠排放的水淬渣，粉磨至比表面積為400-500m2/kg。
6.如權(quán)利要求1所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述熟料強(qiáng)度要求> 50MPa，粉磨細(xì)度控制在80微米方孔篩篩余< 10%，比表面積為350 土 10m2/kg。
7.如權(quán)利要求1所述的一種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥，其特征在于:所述石膏為SO2大于30%的天然二水石膏。
8.—種以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料的水泥制備方法，其特征在于步驟如下: 1)烘干:將原狀磁化還原焙燒鐵尾礦在100±5°C下烘干； 2)篩分:將烘干后的磁化還原焙燒鐵尾礦通過(guò)I毫米方孔篩，用以去除磁化還原焙燒鐵尾礦中大顆粒； 3)混合:向30-40重量份的磁化還原焙燒鐵尾礦中加入10-20重量份的工業(yè)廢渣、45重量份的熟料和5重量份的石膏，混合均勻，得到以磁化還原焙燒鐵尾礦為混合材料具有適宜膠砂流動(dòng)性能的水泥。
【文檔編號(hào)】C04B7/24GK104163582SQ201310185803
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】張文生, 蘇木清, 吳春麗, 葉家元, 汪智勇 申請(qǐng)人:廈門新安德礦產(chǎn)科技有限公司