利用铅锌尾矿作掺料制备水泥研究

摘要

矿山在采选过程中排出的大量金属尾矿带来了严重的环境问题和安全隐患，综合利用好尾矿是解决此问题的最有效途径。金属尾矿的化学成分和水泥原料相似、熔点低且含有丰富的微量元素，对水泥生产有利。本文利用桥口铅锌尾矿进行了尾矿制备水泥试验研究，对桥口铅锌尾矿和湖南南方金磊水泥有限公司的原料特性进行了分析，根据其特性设计了6个生料配方，采用实验室高温炉在1300℃、1350℃和1400℃三个温度下进行生料易烧性试验。在易烧性试验的基础上，将煅烧温度调整为1350℃、1400℃和1450℃，扩大尾矿掺量范围，开展了尾矿煅烧水泥的性能试验研究，通过测定性能试验生料和熟料样品中Pb、Zn、Cd的含量，研究了熟料对重金属Pb、Zn、Cd的固化效果。同时，对铅锌尾矿作混合材对水泥性能的影响进行了研究。
　　煅烧后熟料样品的f-CaO和X衍射分析结果表明，铅锌尾矿配料具有很好的易烧性能，熟料烧成温度比湖南南方金磊水泥公司的配方降低了50℃以上。
　　熟料的胶砂强度试验结果显示，掺7％尾矿在1350℃下煅烧的的熟料样品的28d抗压强度为30.4MPa，接近32.5的矿渣硅酸盐水泥标准。性能试验样品Pb、Zn、Cd含量测定结果表明，熟料对Pb和Cd的固化率分别为10％左右和25％左右，对Zn的固化率最高可达98.23％。
　　混合材试验结果表明，铅锌尾矿是一种良好的水泥活性混合材，在试验熟料本身胶砂强度仅为37.1MPa的前提下，尾矿掺量在25％以下的水泥样品都能达到32.5R的强度等级。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 尾矿利用现状

1．2．1 尾矿的二次回收

1．2．2 尾矿的整体利用

1．2．3 尾矿利用存在的问题

1．3 促进水泥生产向节能降耗方向发展

1．4 利用铅锌尾矿作水泥原料的研究现状

1．5 铝锌尾矿作掺料煅烧水泥重金属逸放污染

1．6 本文研究内容和技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

2 铅锌尾矿作掺料煅烧水泥的生料易烧性研究

2．1 原料

2．1．1 原料来源与化学成分分析

2．1．2 原料照片和X射线衍射分析

2．2 易烧性试验

2．2．1 易烧性

2．2．2 原料准备

2．2．3 率值的选择依据与生料配方设计

2．2．4 高温炉和坩埚的选择

2．2．5 煅烧制度的确定和煅烧步骤

2．3 熟料分析

2．3．1 游离氧化钙分析

2．3．2 X衍射分析

2．4 小结

3 铝锌尾矿作掺料煅烧水泥的力学性能和重金属固化研究

3．1 原料来源、制备和配方设计

3．2 生料的煅烧

3．3 力学性能试验仪器设备和操作方法

3．4 熟料的分析

3．4．1 直观分析

3．4．2 游离氧化钙分析

3．4．3 熟料的矿物组成和X射线衍射分析

3．5 力学性能试验

3．5．1 试验结果

3．5．2 结果分析

3．6 铅锌尾矿煅烧水泥过程中的重金属固化研究

3．6．1 煅烧过程中重金属的固化机理及计算方法

3．6．2 生料中重金属含量和煅烧温度对固化率的影响

3．6．3 提高重金属固化率的方法

3．7 小结

4 铅锌尾矿作混合材试验研究

4．1 混合材概述

4．1．1 混合材的种类及作用

4．1．2 桥口铅锌尾矿作混合材的优势

4．2 尾矿作混合材性能试验

4．3 铅锌尾矿作混合材的水泥水化产物表征

4．4 小结

5 结论

5．1 主要研究成果

5．2 研究展望

参考文献

附录1 f-CaO的测定

附录2 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性的测定方法

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢