[发明专利]一种掺稀散金属富氧熔炼炉渣的低碳熟料、道路水泥及其制备方法

说明书

本发明提供一种掺稀散金属富氧熔炼炉渣低碳熟料，由石灰石75‑85份、细粒铜尾泥3‑10份、砂岩2‑6份和稀散金属富氧熔炼炉渣6‑15份制成。本发明还提供一种使用所述低碳熟料的道路水泥，由50‑70份所述低碳水泥熟料、5‑25份稀散金属富氧熔炼炉渣、5‑20份锂渣、10‑30水渣、1‑5份无机激发剂和0.1份功能助磨剂制成。本发明还提供制备所述道路水泥的方法。本发明的低碳熟料高强耐磨，烧成温度更低，降低了生产能耗；制备的低碳道路水泥熟料含量低、后期强度高、耐磨性能好、低收缩；同时还能够实现多种工业废渣的资源化利用，具有经济、低碳和环保等重要意义。

技术领域

本发明涉及无机建材领域，具体涉及一种掺稀散金属富氧熔炼炉渣的低碳道路水泥，及其制备方法。

背景技术

我国有色冶炼行业年产固体废物超过千万吨，残留大量的稀散金属，由于有色固废种类来源分散，其稀散金属含量波动大，综合利用率较低。针对含铅锌冶炼渣，基于相似相溶原理，以铜、镍等为载体，在熔炼炉内1150℃~1250℃进行采用火法富氧熔炼工艺，实现固废中硒/碲的有价回收，但也产生了大量的炉渣。随着冶炼产业的结构升级，稀散金属富氧熔炼炉产出逐年增加，但目前尚无回收利用稀散金属富氧熔炼炉渣的相关技术，主要以堆放为主，占用大量的土地资源。稀散金属富氧熔炼炉渣，由于经过炉内高温冶炼，炉渣多以玻璃体形式存在，质地坚硬，其主要化学组分Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃和CaO为主，其中Fe₂O₃含量30%左右，Al₂O₃含量15左右%，并含有一些微量的Cu、Gr、Zn等金属元素。因此，稀散金属富氧熔炼炉渣具有一定的潜在活性和良好的耐磨性，既可以作为道路水泥熟料生料中铁校正材料，又可以作为混合材使用。

锂渣是锂辉石矿硫酸法生产碳酸锂等锂盐过程中产生的一种工业废渣，每生产1t碳酸锂要排出8-10t锂渣。锂渣中存在大量的无定形SiO_2、Al₂O₃，具有较高的火山灰活性，近年来，为提高锂盐浸出率，冶炼工艺中硫酸用量较以往要高，导致锂渣矿物中含有15-25%二水石膏。目前排放的锂渣大部分采用露天堆积、占用场地且污染环境。专利申请号CN111187012 A，将锂渣替代部分水渣作水泥混合材生产普通硅酸盐水泥，锂渣掺量仅为水泥的3%，总体利用率低。

江西省铜尾矿库存量近5亿吨，且每年新增铜尾矿为4400万吨，铜尾矿资源综合利用率不足20%，其中细粒铜尾泥因粒径小，含水率高更难在建材中利用。细粒铜尾泥主要采取库坝的方式进行处理，占用大量存储地，不仅污染环境，还存在溃坝的风险。细粒铜尾泥主要以SiO₂和Al₂O₃为主，可在水泥熟料生成中作为硅铝质材料替代不可再生的粘土。

机场跑道、高速公路等路面工程中要求道路混凝土收缩性小、耐磨性强、抗冻性好，目前道路混凝土水泥主要采用普通硅酸盐水泥，不仅配制的混凝土水化热大、易开裂，每年道路工程需要额外增加大量预算用于路面维护。

因此，有必要开发多种固废的资源化利用方法，为道路工程用水泥在降成本、降能耗、低碳化、提升耐磨性等方面提供支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺稀散金属富氧熔炼炉渣的低碳道路水泥，及其制备方法。本发明制备的低碳道路水泥不仅成本较低，生产能耗低、熟料含量低、后期强度高、耐磨性能好、低收缩等性能。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：