几种低品位非金属矿及高硅铝工业废渣的火山灰活性研究.pdf

2017年第11期
混凝土与水泥制品
2017No.11
11月
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
几种低品位非金属矿及高硅铝工业废渣的
火山灰活性研究
胡俊阳,刘冬雪,冯启明,黄阳,徐中慧
(1.西南科技大学环境与资源学院,绵阳621010;
2.固体废物处理及资源化教育部重点实验室,绵阳621010)
摘要:对几种低品位非金属矿及高难铝工业废渣等固体废物的火山灰活性进行了研究。結果表明,这些固体
废物通过
艺条件处理后,具有很好的火山灰活性,是良好的水泥活性混合材和高性能混凝土掺合籵。
关键词:非金隔矿;工业废渣;火山灰活性
Abstract: The ash activity of the several kinds of solid waste such as low grade nom-melallie mineral and high
silicon-aluminum industry waste residues were studied. The result shows that these solid waste has the very good ash
activity in a certain process condition treatment. so its the good activity of cement mied material and high performance
conerete adnuxlure
Key words: Non-metallic mineral; Industrial waste residue; Ash activit
中图分类号:TQ172文献标识码:A文章编号:1000-4637(2017)11-87-04
0前言
量细粒黄铁矿的高岭石黏士岩;②将原倌煅烧后直
目前,一些低品位非金属矿及非品态SiO2和接生产硫酸,即通过煅烧使其中的硫铁矿分解成
Al0含量高的工业废渣等固体废物利用率低,堆存SO2(SO2用于生产硫酸)和Fe_O3(FeAO2趁热排入水
量巨大,大量占用土地,严重污染环境。近儿年,中急泠可转变为具有磁性的Fe,02),高岭石被分解
我国水泥年产量均在20多亿t,占世界水泥总产量成的偏高岭石,与FeO4一起构成高岭石型硫铁矿
的56~59%?。水泥行业是高能耗高污染行业,水泥烧渣,是一种典型的工业固体废物;③)将高岭石型
中添加一定量的活性混合材,可改善水泥性能,降硫铁矿原⑩破碎湿磨后通过浮选,得到的黄铁
低生产能耗和成本。因此,根据各地固体废物的特(硫精砂)用于牛产硫酸,尾矿则以高岭石为主黏
点,结合当地水泥行业及商品混凝土产业情况,大土,仪川南地区在几十年的硫铁矿产开发中,这三
力开展其在水泥活性混合材及混凝土活性掺合料种和尾矿及烧渣的堆存量己达数千万吨。但由于铁
方面利用研究,对矿业生产的可持续发展、矿产资钛氧化物含量较高,(如浮选尾矿Fe2O)2=3.79%
源的综合利用及水泥生产节能降耗等均有重要意TiO2-=4.43%),不能作陶瓷生产原料,也不能作黏土
义。本文对几种低品位非金属矿及非品态SiO2和质耐火材料的原料,使得三种尾矿及烧渣长期未能
A102含量高的工业废渣的火山灰活性进行了研究。得到有效利用,对当地生态环境造成严重破坏。但
1高岭石型硫铁矿选矿尾矿及高岭石型硫铁矿烧渣这三种尾矿及烧渣含有大量的高岭石,高岭石通过
在云、贵、川交界广大地区探明的沉积高岭石适当温度煅烧后形成的偏高岭石是一种高活性火
型硫铁总储量达60余亿t,这种硫铁们实际上是山灰材料,作为水泥活性混合材和高强高性能混凝
种含大量黄铁矿的高岭石黏土岩,主要矿物成分土的掺合料,在水泥及混凝土方面有广泛用途"0
为高岭石(55~70%)及黄铁矿(25~40%)5。目前,工.1.1高岭石型硫铁矿烧渣的磁选尾渣火山灰活性
业上对该类型硫铁矿资源的利用方式主要有以下
将原烧渣粉碎至偏高岭石与上eO)基本完全解
几种:①将原矿破碎至一定粒度后,用跳汰机选出离,用磁选法将FeO2与偏高岭石分离,得到较纯的
大颗粒黄铁矿精矿,用于生产硫酸,尾矿为含一定偏高岭石和磁铁矿,其工艺简单、无二次污染、能耗
基金项目:固体废物处珋与资源化教育部重点实验室专职科
低、烧渣消耗量大、不产生.二次污染,还可产生良好
研创新团队建设基金项日一一-火山灰质工业废渣深加工及的经济效益,对这种工业废渣的资源化综合利用对
高值化利用关键技术(14dgk04)。
减轻环境污染具有重要价值。高岭石型硫铁矿原烧
万方数括
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混凝土与水泥制品
总第259期
渣及磁选尾渣的成分见表1。将原烧渣及磁选尾渣藻个体颗较小,5~25m含量占85%以上。矿石中
用气流粉碎机粉碎至不同粒度后,用激光粒度测定?土矿物主要为高岭石、伊利石和蒙脱石等,其主
仪测粒度分布情况,按GBMT1596-2005《用于水泥要化学成分SiO2为72.8%,A1O3为8.24%,Fe2
和混凝土中的粉煤灰》规定,测试其28d活性指数,为3.75%,其它组分为CaO、Mg)及挥发分。该佐藻
结某见表2。
土的选矿提纯较困难,要达到过滤助剂级产品,生
由表1可知,原烧渣中Fe0含量为29.91%,但产工艺较复杂,成本较高。如果将此硅藻土经一定
通过磁选后降至5.39%,磁选效果良好。出表2可温度煅烧粉碎后能作水泥活性混合材和高性能混
知,在磨矿粒度相近时,磁选尾渣的活性明显高于凝土掺合料,将有广闹的市场前景。
原烧渣,因为磁选尾渣中的SiO2和A2O明显高于
将硅藻土在850℃煅烧,使其中的黏土矿物分
原烧渣,Fe2O3低于原烧渣,说明SiO2和A2O3是其解成非品态的SiO2和Al_O3等,使藻土中的SiO2
活性来源;同一磁选尾渣,粒度越细,其强度活性指活化,有机质分解,将其煅烧产物粉碎至一定粒度
数越高。
使硅藻的微孔结构破坏,以减少其作混凝士掺合料
表」高岭石利硫铁们原烧渣及其磁选尾渣的化学组成%时的需水量。煅烧与否、粒度分布与强度活性指数
名称SiO2Al2O03Fe2)TiO2Ca0)S03其它
的关系见表4。由表4可知,这种含?土质高的硅藻
烧渣32.6527.6529.913.863.541.91(0.48
土若不经煅烧处埋,其火山灰活性虽然达到了「级
磁选尾渣47.8032.605.398.002.710.702.80
粉煤灰的标准(28d活性指数≥70%),但还是较低
经适当温度煅烧处理后,无活性的黏上物分解成
表2原烧渣及磁选尾渣度与活性指数的关系
非晶态的具有活性的SiO2和AlO2,其活性得到明
号粒度分有Dn234抗28活性显提高,且苯度越细,强度活性指数越大。这种高活
强度/APa指数/%
性的火山灰材料可以用做生产高强度等数水泥的
原烧渣
35.2
39.8
76.2
活性混合材和高强高性能混凝土活性掺和料。
选尾渣2
18.4
54.2
103.8
表4煅烧条件及粒度与强度、活性指数的关系
11.3
58.4
111.9
号处理粒度
抗压强度/MP
28d活性
样
对比胶砂
条件Doum3d7d28d指数/%