[发明专利]一种制备凝石胶凝材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护和资源综合利用技术领域，特别涉及一种制备凝石胶凝材料的方法。

背景技术

尾矿是我国目前产出量最大的固体废弃物之一。我国目前每年尾矿的总产出量为6亿吨，其中5亿吨为铁尾矿，其余为有色金属尾矿、贵金属尾矿和非金属矿尾矿。我国尾矿的累积堆存量为60亿吨。除少数矽卡岩型铁矿的尾矿和部分非金属矿的尾矿外，绝大多数铁矿的尾矿和有色金属尾矿及贵金属尾矿中SiO2与Al2O3之和都大于50％，因此属于高硅铝体系。如此大量的尾矿堆存，不但占据了大量的农田、山川，给环境和生态带来严重破坏，而且还会由于尾矿库超负荷运行或管理不善造成溃坝事故，给人民的生命财产带来巨大损失，和灾难性的环境事故。国内外利用尾矿制备高钙体系的水泥类胶凝材料已有大量的专利申请。中国专利公开号200310109672涉及一种金属尾矿(矽卡岩)生产水泥或水泥制品的方法，其中公开了在水泥制造中加入10～35％金属尾矿(矽卡岩)作为混合材生产水泥及部分代替水泥生产水泥制品的方法，但仍延续了传统高钙体系水泥的基本制造工艺。中国专利公开号011302336涉及一种硅酸盐水泥熟料，其中公开了一种以石灰石、铁尾矿、粉煤灰、锅炉底渣为生料的配料的原料制造水泥熟料的方法，仍然属于传统高钙体系硅酸盐水泥的一种制造方法。中国专利公开号96109194涉及一种铁矿尾矿渣的回收方法，其中将尾矿通过煅烧到400～800℃使FeCO₃转变成Fe₃O₄再磁选回收铁的方法，同时尾矿中的CaCO₃及MgCO₃被转化成CaO和MgO，高岭石转变成偏高岭石，因而磁选后的剩余部分具有水硬活性，作为生产低标号水泥的原料。该发明所公开的生产低标号水泥的技术沿用了传统水泥中用烧粘土作为水泥活性混合材的思想。中国专利公开号92106479涉及利用铜尾矿生产水泥熟料，其中以铜尾矿5～9％、石灰石71～80％、粘土4.5～6.5％，无烟煤6％作为生料的配料生产水泥熟料，其中铜尾矿的主要作用是代替部分粘土，提供SiO₂，并有一定的矿化剂作用，其技术路线仍然沿用了传统硅酸盐水泥高钙体系的技术路线。

公开号为02158190的发明专利《凝石二元化湿水泥及其用途》描述了采用大掺量废渣湿法制备凝石胶凝材料的方法，但未介绍采用先将尾矿和赤泥混合并进行热液蚀变预处理的技术，也没有包括以尾矿和赤泥为主要原料生产凝石的技术。

全世界每年排放赤泥约6000万吨，我国仅中铝公司的五大氧化铝厂年排出的赤泥量就达400万吨，累积赤泥堆存量高达5000万吨，而其利用率仅为15％左右。目前国内外氧化铝厂大都将赤泥输到堆场，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离使部分碱液回收利用，该法易使大量废碱液渗透到附近农田，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表、地下水源。另一种方法是将赤泥干燥脱水后堆存，我国的平果铝业公司主要采用干法堆存，虽然减少了堆存量及可增加堆存的高度，但处理成本增加，并仍需占用土地，同时南方雨水充足，也容易造成土地碱化及水系的污染。总之，赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。

我国氧化铝厂的赤泥大多采用平地高台、河谷拦坝、凹地充填等方法堆存，多未采取有效措施。如山东铝业公司采用平地高台法，赤泥堆场已堆存赤泥1800余万t，坝高50m。由于未采取任何防渗措施，赤泥废液的渗透系数高达1.22×10^-4～5.86×10^-5cm/s，污染地下水源200～700m，引起该地带地下水的永久性碱化，对该地区生态环境造成了严重的破坏，一直是公司乃至淄博市的一块“心病”，严重困扰了铝工业的可持续发展。因此，综合利用赤泥，已成为了炼铝工业一项亟待解决的课题。

虽然理论上可从赤泥中回收高价元素，但是回收后的赤泥残渣若不采取其他利用措施，赤泥堆存所带来的社会问题仍然不会缓解。为了从根本上消除赤泥的危害，国内外也对赤泥的其他综合利用进行了大量的试验研究。如生产玻璃、制塑料填料、防渗材料、水泥、铺路等，但目前大多没有投入生产运营，赤泥的使用量仍很低。