[发明专利]一种水泥熟料及其制备方法

说明书

本发明提供一种水泥熟料及其制备方法。所述水泥熟料包括以下组分：磷尾矿40‑70重量份，钢渣5‑20重量份，铜尾矿5‑20重量份，煤矸石5‑10重量份，含镍工业固废10‑30重量份。本发明全部利用工业固体废弃物生产高镁高铁相水泥熟料，生产成本降低且消纳工业固废，促进水泥工业可持续发。本发明具有显著的经济和社会效益。且烧成的高镁高铁相水泥熟料，后期安定性合格，且具有微膨胀、耐磨损和冲刷等优越性能。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种全部利用固体工业废弃物烧成的高镁高铁相水泥熟料及其制备方法。

背景技术

我国尾矿、冶金渣等工业固体废弃物每年排放量30亿吨以上，堆存量超百亿吨，不仅占用巨量土地，且存在严重环境污染隐患。水泥工业每年消耗石灰石、天然黏土等自然资源数十亿吨。大规模利用工业固体废弃物烧成水泥既可以消纳大宗固废，又可以满足建材行业可持续发展紧迫需求，对生态文明建设与资源安全供给国家重大战略具有十分重要意义。

尾矿和冶金渣等工业固体废弃物的技术特征是来源广泛、成分复杂且组分波动巨大，尤其是Fe₂O₃、MgO及少量重金属等有害元素富集。

高镁高铁相水泥(C4AF18％)具有微膨胀、抗冲磨和抗侵蚀性能优越等技术特征，适用于道路工程、机场跑道和服役环境复杂、严苛的海洋工程等重大工程。其化学组成及烧成工艺更适应尾矿和冶金渣等工业固体废弃物Fe₂O₃、MgO富集的特征。

我国国标中规定水泥MgO含量限制低于6％，通常水泥生产中生料中控制MgO含量低于3％。否则方镁石水化生成Mg(OH)₂产生膨胀，导致安定性不良。

水泥熟料生产中尾矿和冶金渣等工业固体废弃物的掺量低于30％，大量消耗石灰石、黏土、铁矿石等自然资源。大掺量利用尾矿和冶金渣等工业固体废弃物制备水泥熟料，势必导致水泥熟料中MgO含量超过6％，进而产生水泥安定性不合格的问题。因此，大掺量使用尾矿和冶金渣等工业固体废弃物制备高镁高铁相水泥的关键技术瓶颈是如何稳定熟料中游离MgO，避免水泥熟料产生安定性不良。现有技术利用工业固体废弃物制备水泥，其工业固体废弃物掺量低于30％，以满足熟料中MgO含量低于6％的标准，或者需要额外增加稳定剂或酸浸、蒸压等工艺，增加成本和工艺复杂性。

因此，急需研发一种既能全部使用工业固体废弃物，又不会产生安定性不良的水泥熟料。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种全部利用固体废弃物烧成的高镁高铁相水泥熟料及其制备方法。该水泥熟料可以解决水泥烧成过程中固体废弃物利用率低和水泥后期安定性不合格等关键技术瓶颈。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水泥熟料，所述水泥熟料包括以下组分：磷尾矿40-70重量份，钢渣5-20重量份，铜尾矿5-20重量份，煤矸石5-10重量份，含镍工业固废10-30重量份。

优选地，所述水泥熟料的化学组成包括以下组分：CaO：40～50重量份，SiO₂：10～20重量份；Al₂O₃：3～10重量份；Fe₂O₃：5～15重量份；MgO：7～15重量份，NiO：0.7～5份。

优选地，NiO为MgO含量的10～50％。

优选地，所述含镍工业固废为镍渣或不锈钢渣或镍尾矿。本发明中，含镍固废为有价金属回收、精炼前的固废。

优选地，所述含镍工业固废按质量百分比计包括1-11％的NiO，1％-10％的Fe₂O₃，15％-50％的CaO，及1％-10％的MgO。