[發明專利]一種制備凝石膠凝材料的方法

無效

• 申請號: 200810224376.5
• 申請日: 2008-10-20
• 公開（公告）號: CN101723608A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 孫恒虎;倪文;李宇;鄭永超;張吉秀;王海霞;徐維瑞;萬建華
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京科技大學
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 童曉林

技術領域

本發明屬于環境保護和資源綜合利用技術領域，特別涉及一種制備凝石膠凝材料的方法。

背景技術

尾礦是我國目前產出量最大的固體廢棄物之一。我國目前每年尾礦的總產出量為6億噸，其中5億噸為鐵尾礦，其余為有色金屬尾礦、貴金屬尾礦和非金屬礦尾礦。我國尾礦的累積堆存量為60億噸。除少數矽卡巖型鐵礦的尾礦和部分非金屬礦的尾礦外，絕大多數鐵礦的尾礦和有色金屬尾礦及貴金屬尾礦中SiO2與Al2O3之和都大于50％，因此屬于高硅鋁體系。如此大量的尾礦堆存，不但占據了大量的農田、山川，給環境和生態帶來嚴重破壞，而且還會由于尾礦庫超負荷運行或管理不善造成潰壩事故，給人民的生命財產帶來巨大損失，和災難性的環境事故。國內外利用尾礦制備高鈣體系的水泥類膠凝材料已有大量的專利申請。中國專利公開號200310109672涉及一種金屬尾礦(矽卡巖)生產水泥或水泥制品的方法，其中公開了在水泥制造中加入10～35％金屬尾礦(矽卡巖)作為混合材生產水泥及部分代替水泥生產水泥制品的方法，但仍延續了傳統高鈣體系水泥的基本制造工藝。中國專利公開號011302336涉及一種硅酸鹽水泥熟料，其中公開了一種以石灰石、鐵尾礦、粉煤灰、鍋爐底渣為生料的配料的原料制造水泥熟料的方法，仍然屬于傳統高鈣體系硅酸鹽水泥的一種制造方法。中國專利公開號96109194涉及一種鐵礦尾礦渣的回收方法，其中將尾礦通過煅燒到400～800℃使FeCO₃轉變成Fe₃O₄再磁選回收鐵的方法，同時尾礦中的CaCO₃及MgCO₃被轉化成CaO和MgO，高嶺石轉變成偏高嶺石，因而磁選后的剩余部分具有水硬活性，作為生產低標號水泥的原料。該發明所公開的生產低標號水泥的技術沿用了傳統水泥中用燒粘土作為水泥活性混合材的思想。中國專利公開號92106479涉及利用銅尾礦生產水泥熟料，其中以銅尾礦5～9％、石灰石71～80％、粘土4.5～6.5％，無煙煤6％作為生料的配料生產水泥熟料，其中銅尾礦的主要作用是代替部分粘土，提供SiO₂，并有一定的礦化劑作用，其技術路線仍然沿用了傳統硅酸鹽水泥高鈣體系的技術路線。

公開號為02158190的發明專利《凝石二元化濕水泥及其用途》描述了采用大摻量廢渣濕法制備凝石膠凝材料的方法，但未介紹采用先將尾礦和赤泥混合并進行熱液蝕變預處理的技術，也沒有包括以尾礦和赤泥為主要原料生產凝石的技術。

全世界每年排放赤泥約6000萬噸，我國僅中鋁公司的五大氧化鋁廠年排出的赤泥量就達400萬噸，累積赤泥堆存量高達5000萬噸，而其利用率僅為15％左右。目前國內外氧化鋁廠大都將赤泥輸到堆場，筑壩濕法堆存，靠自然沉降分離使部分堿液回收利用，該法易使大量廢堿液滲透到附近農田，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表、地下水源。另一種方法是將赤泥干燥脫水后堆存，我國的平果鋁業公司主要采用干法堆存，雖然減少了堆存量及可增加堆存的高度，但處理成本增加，并仍需占用土地，同時南方雨水充足，也容易造成土地堿化及水系的污染。總之，赤泥堆存不但需要一定的基建費用，而且占用大量土地，污染環境，并使赤泥中的許多可利用成分得不到合理利用，造成資源的二次浪費，嚴重的阻礙了鋁工業的可持續發展。

我國氧化鋁廠的赤泥大多采用平地高臺、河谷攔壩、凹地充填等方法堆存，多未采取有效措施。如山東鋁業公司采用平地高臺法，赤泥堆場已堆存赤泥1800余萬t，壩高50m。由于未采取任何防滲措施，赤泥廢液的滲透系數高達1.22×10^-4～5.86×10^-5cm/s，污染地下水源200～700m，引起該地帶地下水的永久性堿化，對該地區生態環境造成了嚴重的破壞，一直是公司乃至淄博市的一塊“心病”，嚴重困擾了鋁工業的可持續發展。因此，綜合利用赤泥，已成為了煉鋁工業一項亟待解決的課題。

雖然理論上可從赤泥中回收高價元素，但是回收后的赤泥殘渣若不采取其他利用措施，赤泥堆存所帶來的社會問題仍然不會緩解。為了從根本上消除赤泥的危害，國內外也對赤泥的其他綜合利用進行了大量的試驗研究。如生產玻璃、制塑料填料、防滲材料、水泥、鋪路等，但目前大多沒有投入生產運營，赤泥的使用量仍很低。