[发明专利]一种铁尾矿干堆用固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山安全技术领域，具体涉及一种铁尾矿干堆用固化剂及其制备方法。

背景技术

铁矿石经过破碎、球磨、湿法选矿后，要产生约占原矿量1倍以上的以脉石为主的品位较低的尾矿浆，尾矿浆中含水30％以上，尾矿浆中的尾矿颗粒细、持水性强、含水率高而综合利用率较低。在尾矿库堆存过程中尾矿浆面会离地面越来越高，因此存在溃坝的风险，同时还占用了大量的耕地。我国是一个矿业大国，90％以上的尾矿采用上游法筑坝堆存，近年来，尾矿库垮坝事故接连不断发生，造成了重大的人员伤亡和环境污染，凸显出传统尾矿堆存方式存在的安全隐患。

目前，我国的尾矿堆存方式有以下几种：一是库坝式堆存，其方法是先用砂土筑坝，内充尾矿浆，尾矿浆在堆存过程中逐渐沉降，清水在库尾通过回水井排出。该法的优点是坝体建成后运行费用低，工艺简单；存在的主要问题是一次性筑坝投资大，土地占用量大，尾矿长期处于饱和含水状态，存在巨大的安全风险。以该法为基础，采用矿浆在入库前先用旋流分级机分级，粗粒级尾矿堆存在坝上作为筑坝材料，细粒级尾矿在库内堆存，这种方法可以减少筑坝需要的砂石材料和筑坝费用，但因粗粒级尾矿粘聚性差，很容易发生渗流破坏，安全风险更大。二是压滤干堆，其方法是尾矿浆在入库前先进行深锥浓缩，在浓缩过程中添加聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂加速沉降，然后压滤，使尾矿的含水率降到30％以下，滤饼用汽车或皮带运输机输送到堆场。该法与库坝式堆存相比，安全性得到显著提高，但尾矿处理和运输的费用高昂，尾矿存在遇水二次泥化和干燥扬尘的问题。三是膏体堆存，很多尾矿颗粒细，含水率高，难沉降，故在尾矿浆中添加水泥和粉煤灰后，泵送到堆场的中央竖管，形成类似喷泉状，尾矿浆从堆场中央开始向四周流淌，在流淌过程中因蒸发逐渐失去流动性成为膏体。与库坝式堆存相比，该法安全性提高，但因外加材料量很大，膏体含水率高，堆存体积与原矿浆相比几乎不减少，而且还存在尾矿浆干化体的扬尘和二次泥化问题。

此外，铁尾矿浆在浓密池中加入混凝剂，使矿浆浓度提高到50％以上，再加水泥、石灰、石膏、粉煤灰等材料混合搅拌成为膏体，待其固化后再入库压实堆存。该法的优点是对尾矿库要求不高，无需排水设施，存在的问题是尾矿在高浓度条件下输送难度很大，同时固化体需要二次压实，工程量大，需要分区作业，实际上对场地的要求也很严格。

现有的尾矿堆存方式难以满足在极端自然和气象条件下的安全需要，要从根本上消除尾矿库存在的潜在垮塌风险和降低运行成本，就有必要研究开发新型的尾矿堆存技术和固化剂材料。中国专利CN102527690A提出了铁尾矿固化干堆的方法，以解决铁尾矿的安全堆存问题。但是该方法采用的固化剂中使用大量的磨细工业废渣后，固化体的强度偏低，7天的抗压强度不足0.2MPa,固化剂使用量大，仍存在干堆难度较大的问题，尤其是在南方的雨季，未固化尾矿会再次泥化成为尾矿浆。

发明内容

本发明针对现有铁尾矿干堆中存在的技术问题，提供一种铁尾矿干堆用固化剂及其制备方法。

本发明所提供一种铁尾矿干堆用的固化剂是由固化剂熟料以及激发剂组成，其中所述固化剂熟料的质量百分比为85％～99％，所述激发剂的质量百分比为1％～15％；所述固化剂熟料的基本组成及其质量份数为：CaO：46～50份、MgO：12～18份、SiO₂：20～25份、Al₂O₃：8～12份、矿化剂：1～2份，上述成分为固化剂熟料质量组成的95％以上，所述矿化剂为碱金属的氟化物、碱土金属的氟化物、碱金属的硫酸盐、碱土金属的硫酸盐中的任一种或二种以上混合，优选萤石和石膏；所述激发剂为碱金属的硅酸盐、碱金属的硫酸盐、碱金属的卤化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的氟硅酸盐、碱金属的铝酸盐、碱土金属的卤化物、碱土金属的硫酸盐、碱土金属的铝酸盐中任一种或二种以上混合而成，优选硅酸钠、硫酸钙。

所述固化剂的制备方法具体步骤如下：

(1)将同时富含CaO以及MgO的原料，或分别富含CaO以及MgO的原料，与同时富含Al₂O₃以及SiO₂的原料，以及矿化剂原料，按照所述熟料含量进行配料，然后进行研磨，研磨1h后得到磨制粉体，磨制粉体的比表面积≥400m²/kg。