尾礦綜合利用之尾礦水泥

尾礦水泥就是在水泥配料中，引人大量的尾礦，按照正常的水泥生產上乞，生產符合國家標準的硅酸鹽或鋁酸鹽水泥。

水泥是最常用的水硬性膠凝材料，對于硅酸鹽水泥來說，其膠凝性質主要來源于熟料中的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣4種主要礦物；高鋁水泥主要來源于鋁酸一鈣；快硬早強的琉鋁酸鹽水泥和氟鋁酸鹽水泥則分別來源于單硫三鋁酸四鈣和氟七鋁酸十一鈣。

普通的硅酸鹽水泥熟料，是以粘土和石灰石為主要原料的生料，在煅燒過程中，通過一系列化學及物理化學反應形成的。生料的主要組成物質包括由粘土引入的SiO2、Al2O3、Fe2O3和由石灰石引入的CaO4種組分。經過一列煅燒過程之后，迅速冷卻，即得到水泥孰料。

一、尾礦水泥的優勢和應用

水泥熟料的形成，主要是基于分解、固相反應、液相中的反應三個物理化學過程。燒成產物的化學組成，除CO2和H2O外，基本上是繼承了水泥原料中的主要氧化物。不過，使用石灰石和粘土這兩大原料生產水泥，雖然可滿足生成水泥熟料礦物的需要，且來源也比較廣泛，但也存在著某些弱點：一是石灰石的分解利粘土礦物的脫水，均要消耗大量的熱能、二者的理論耗熱量約占整個假燒吸熱量的50％；二是毀壞土地、并放出大量的C02污染環境，據統計，每生產1kg水泥，釋放的CO2溫室氣體也接近1kg。然而，如果從含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3組分的尾礦中，引人這些組分，不但同樣可以滿足熱料礦物的生成條件，而且還常常由于某些金屬元素的帶人使得燒成溫度進一步降低，不僅克服了上述兩個弱點，能耗還會進一番降低，水泥的性能也會相應得到改善。

據水泥形成理論，尾礦中常含有的金屬元素和硫化物、氟化物、磷酸鹽等成分，均具有礦化劑的作用：原因是：Cu、Mo、Pb、Zn、Ba等金屬元素，通過固熔作用，一方面可以使液相生成溫度降低，加速熟料燒成，另一方面可阻止β-C2S向γ-C2S的轉變，對提高水泥的強度有利。S、F、P等非金屬元素，不僅可以降低液相生成溫度，增加液相生成量，促進C3S的形成，而且在一定溫度范圍內(1350℃左右)形成硫鋁酸鈣贏鋁酸鈣、磷銷酸鈣等早強礦物，也有利丁水泥質量的提高。

由如上討論可以推斷，用尾礦代替部分石灰石+粘土，具有節約土地、首約能源、保護環境、加速水泥燒成、降低生產成本、提高水泥質量等多重社會與經濟效益。

一般來說，碳酸鹽型只礦和高鋁硅酸鹽型尾礦，可以直接用作心灰石和粘十的替代原料，某此堿含量較低的鈣鋁硅酸榆型尾礦、高鈣硅酸鹽型尾礦等，只要成分點與水泥的成分點較為接近，亦可直接燃燒成水泥。當尾礦成分與水泥成分相差較遠時，可作為摻配料或礦化劑使用。

二、尾礦水泥的生產工藝流程

與普通的水泥制造方法一樣，尾礦水泥的生產，仍采用“兩磨一燒”的工藝流程。但其工藝參數應作適當調整。以硅酸鹽水泥為例：

(1)熟料成分設計：水泥熱料成分的設計，應從水泥的設汁品種、原料品質、生料制備和煅燒工藝等方面綜合考慮。不同的水泥品種，要求不同的礦物組成。

當然，在選擇水泥熟料成分時，也不能僅僅從水泥的性質  點出發，還應當結合原、燃料性質，以及工藝、設備情況綜合考慮。對于尾礦水泥而言，尤其應重視，必須伎設計的水泥成分盡量與尾礦的成分相接近，以盡可能多的使用尾礦。只有當尾礦的某一組分，無法單獨滿足任何品種的水泥要求時，才叫考慮摻加其他校正原料。另外，所設計的水泥成分，還必須保證在觀有的工藝設備上，能夠實現。

(2)配料。當熟料成分確定后，則可采用代數法、圖解法、嘗試誤差法、最小二乘法等計算方法，計算生料配比。

不同類型的尾礦，適用于不同類型的水泥。像鈣硅酸鹽型和鈣侶硅酸鹽型尼礦，適合生產硅酸鹽水泥，高鋁硅酸鹽型尾礦適合生產鋁酸鹽水泥。硅質巖型尾礦和碳酸鹽型尾礦，只能作為某一種配料或校正原料使用。由于水泥中，對MgO和堿均有嚴格限制，因此，鎂鐵硅酸鹽型、長英巖型和堿性巖型尼礦，均不適用于生產水泥。

當選用尾礦確定后，應首先檢驗其化學成分是否與熟料成分接近。如果某一或幾種成分相差較大，應考慮添加第二種或第三種配料或校正原料。

(3)生產。尾礦水泥與一般水泥的生產工藝基本相同。生料可采用球磨機混磨，但由于尾礦一般般已經過一定程度的磨細，為了節約能耗，亦可采用如下流程：

粉磨細度以0.08mm方孔篩篩余小于10％為宜。

鑒于尾礦的可塑性較差，當摻用量較大時，往往不易成球，因此，僅適合于采用濕法或干法回轉竊燃燒，不宜采用立窖。當配入石灰石較多，尾礦較干燥時，可以使用懸浮預熱器和窯外分解器。