一种以钨尾矿为原料的低碳硅酸盐水泥熟料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种以钨尾矿为原料的低碳硅酸盐水泥熟料及其制备方法。


背景技术：

2.随着采矿业的迅猛发展，选矿后排出的尾矿与日俱增。尾矿的堆放既占用场地，又污染环境，还可能导致重大安全事故。同时，由于水泥原料是不可再生资源，水泥的大量生产必然导致资源枯竭。然而，大部分尾矿中除含大量的硅、钙、铝、铁等氧化物外，还含有丰富的微量元素，这些氧化物与微量元素可作为水泥原料进行使用，并且，微量元素对增加水泥熟料液相量，改善液相性质有着有利影响。因而开发利用好长期累积的大量尾矿，既可以“变废为宝”又可以有效缓解资源与环境压力。
3.用钨尾矿等金属尾矿作生产水泥熟料的原料之一，既可提高水泥熟料的产量和质量，又可节省原料和煤耗，具有较好的经济效益和社会效益。钨尾矿的加入可提高生料易烧性，从而降低煤耗。现有技术中使用钨尾矿作为水泥矿化剂的应用，多数掺量在0.5％-1％，只能替代极少部分原材料，原材料的节省有限。而且国家“碳减排、碳达峰”目标的提出，使水泥行业面临低碳转型。
4.现有技术中公开了一种以钨尾矿为原料的硫铝酸盐水泥熟料,按重量份数计,硫铝酸盐水泥熟料包括如下组份：钨尾矿3.5-15份；铝灰20-45份；电石渣40-55份；钛石膏10-30份；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0.93-0.97；铝硫比p范围为2-4。该硫铝酸盐水泥组分中钨尾矿掺量少，且硫铝酸酸盐水泥市场份额较小，消耗钨尾矿有限；还公开了一种资源节约型低碳水泥熟料，以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石45-70％、废石10-40％、页岩或砂岩4-12％、炉渣4％-12％、硫酸渣或铁质渣1-3％、粉煤灰1-3％、煤渣或煤矸石0-3％、磷渣和磷石膏0.5-3％、活化剂0.1-0.3％，该水泥熟料将炉渣、硫酸渣、粉煤灰、煤渣、磷渣等固废用于配置低碳水泥熟料，种类繁多，且掺量较少，其碳减排幅度较小。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种以钨尾矿为原料的低碳硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料可以直接消耗大量钨尾矿，利用钨尾矿中石榴子石等非碳酸盐钙质材料，减少硅酸盐水泥熟料熟练烧制分解阶段二氧化碳排放，利用钨尾矿残留的萤石及稀有元素，矿化硅酸盐水泥熟料烧成，降低烧成温度，减少煤炭消耗，且不影响硅酸盐水泥熟料质量，大幅降低二氧化排放。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种以钨尾矿为原料的低碳硅酸盐水泥熟料，包括以下重量份数的原料：钨尾矿1-30份、石灰石70-90份、硅质材料0-25份、铁质材料0-8份，其中钨尾矿中含有10-70％的石榴子石和0-35％的萤石。
8.进一步地，所述钨尾矿中石榴子石的含量为20-60％。
9.进一步地，所述钨尾矿包含钨选矿生产过程中分流萤石粗选钨尾矿、萤石精选钨尾矿以及钨选矿总尾矿。
10.进一步地，所述硅质材料包括砂岩、页岩、黏土、粉煤灰中的一种或多种，所述铁质材料包括铁粉、铜渣、铁矿石中的一种或多种。
11.该水泥熟料的制备方法如下：
12.(1)按照份数称取原料，混合后置于磨机中粉末至合适的细度得到生料；
13.(2)将步骤(1)得到的生料置于压缩空气搅拌库中进行均化；
14.(3)将均化后的生料置于水泥回转窑中，先进行预热，再煅烧分解，然后经篦冷机急冷后得到水泥熟料。
15.进一步地，所述粉磨后的生料比表面积为300-500m2/kg。
16.进一步地，所述煅烧的温度为1350-1450℃。
17.进一步地，所述急冷后的温度为0-180℃。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.(1)本发明适用范围广可以大量消耗钨尾矿，每单位配料可消耗1～35份钨尾矿，生产大宗消耗建筑材料通用硅酸盐水泥熟料；
20.(2)本发明钨尾矿中石榴子石等非碳酸盐钙质材料，减少硅酸盐水泥熟料熟练烧制分解阶段二氧化碳排放，可以大幅替代水泥中的钙质原料石灰石，降低二氧化碳排放量；
21.(3)本发明中的钨尾矿萤石及稀有金属可以有效改善水泥生料易烧性，降低能耗，降低二氧化碳排放量。单位熟料二氧化碳排放强度可降低20～160kgco2/t熟料。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
23.一种以钨尾矿为原料的低碳硅酸盐水泥熟料，包括以下重量份数的原料：钨尾矿1-30份、石灰石70-90份、硅质材料0-25份、铁质材料0-8份，其中钨尾矿中含有10-70％的石榴子石和0-35％的萤石。
24.优选地，钨尾矿中石榴子石的含量为20-60％。
25.钨尾矿包含钨选矿生产过程中分流萤石粗选钨尾矿、萤石精选钨尾矿以及总尾矿；硅质材料包括砂岩、页岩、黏土、粉煤灰中的一种或多种，所述铁质材料包括铁粉、铜渣、铁矿石中的一种或多种。
26.该水泥熟料的制备方法如下：
27.(1)按照份数称取原料，混合后置于磨机中粉末至比表面积为300-500m2/kg得到生料；
28.(2)将步骤(1)得到的生料置于压缩空气搅拌库中进行均化；
29.(3)将均化后的生料置于水泥回转窑中，先进行预热，在1350-1450℃煅烧分解，然后经篦冷机急冷至0-180℃后得到水泥熟料。
30.取下表1中的各原料比例采用上述方法制备水泥熟料作为实施例1-5，不添加本发明中的钨尾矿制备的水泥熟料为基准样，制备出符合标准的水泥熟料所需原料配比如表1所示。
31.表1不同配方的配比表
32.配料/％石灰石高硅黏土铁粉钨尾矿基准样81.201.6314.792.380.00实施例178.432.1411.671.766.00实施例275.672.658.541.1412.00实施例372.913.165.410.5218.00实施例470.143.812.050.0024.00实施例566.551.381.210.8630.00
33.配好料后元素分析及三率值如表2：
34.表2：不同配方的元素含量
35.[0036][0037]
不同低碳硅酸盐熟料配方煅烧后主要矿物、f-cao、标煤耗情况，单位熟料碳排排放强度详见表3：
[0038]
表3：煅烧后熟料组成及碳排放强度
[0039][0040][0041]
(1)由表2可以看出，实施例1-5与基准样化学元素、三率值、鲍格公式法差异不大，
cao/sio2均大于3，远满足氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0，故均满足普通硅酸盐熟料配料，可以看出钨尾矿可以用于配料；
[0042]
(2)由表1与表2通过钨尾矿的掺入替代大量石灰石，烧失量明显降低，直接减少二氧化碳排放。
[0043]
(3)从煅烧后熟料x射线衍射各种主要矿物来看，硅酸盐矿物总量均大于70％，远满足熟料硅酸钙矿物不小于66％的要求,从煅烧后熟料f-cao来看，实施例1-5较基准样f-cao含量下降明显，易烧性大幅改善，标煤耗下降明显，且实施例1-5单位熟料二氧化碳排放强度下降明显。
[0044]
依据wbcsd《水泥行业二氧化碳减排议定书》第二版及《中国水泥生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》计算，随着钨尾矿的掺量增加，单位熟料二氧化碳排放强度下降越大，实施例4、5二氧化碳排放量下降超过100kgco2/t熟料。
[0045]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。