尾矿综合利用之尾矿水泥

尾矿水泥就是在水泥配料中，引人大量的尾矿，按照正常的水泥生产上乞，生产符合国家标准的硅酸盐或铝酸盐水泥。

水泥是最常用的水硬性胶凝材料，对于硅酸盐水泥来说，其胶凝性质主要来源于熟料中的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙4种主要矿物；高铝水泥主要来源于铝酸一钙；快硬早强的琉铝酸盐水泥和氟铝酸盐水泥则分别来源于单硫三铝酸四钙和氟七铝酸十一钙。

普通的硅酸盐水泥熟料，是以粘土和石灰石为主要原料的生料，在煅烧过程中，通过一系列化学及物理化学反应形成的。生料的主要组成物质包括由粘土引入的SiO2、Al2O3、Fe2O3和由石灰石引入的CaO4种组分。经过一列煅烧过程之后，迅速冷却，即得到水泥孰料。

一、尾矿水泥的优势和应用

水泥熟料的形成，主要是基于分解、固相反应、液相中的反应三个物理化学过程。烧成产物的化学组成，除CO2和H2O外，基本上是继承了水泥原料中的主要氧化物。不过，使用石灰石和粘土这两大原料生产水泥，虽然可满足生成水泥熟料矿物的需要，且来源也比较广泛，但也存在着某些弱点：一是石灰石的分解利粘土矿物的脱水，均要消耗大量的热能、二者的理论耗热量约占整个假烧吸热量的50％；二是毁坏土地、并放出大量的C02污染环境，据统计，每生产1kg水泥，释放的CO2温室气体也接近1kg。然而，如果从含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3组分的尾矿中，引人这些组分，不但同样可以满足热料矿物的生成条件，而且还常常由于某些金属元素的带人使得烧成温度进一步降低，不仅克服了上述两个弱点，能耗还会进一番降低，水泥的性能也会相应得到改善。

据水泥形成理论，尾矿中常含有的金属元素和硫化物、氟化物、磷酸盐等成分，均具有矿化剂的作用：原因是：Cu、Mo、Pb、Zn、Ba等金属元素，通过固熔作用，一方面可以使液相生成温度降低，加速熟料烧成，另一方面可阻止β-C2S向γ-C2S的转变，对提高水泥的强度有利。S、F、P等非金属元素，不仅可以降低液相生成温度，增加液相生成量，促进C3S的形成，而且在一定温度范围内(1350℃左右)形成硫铝酸钙赢铝酸钙、磷销酸钙等早强矿物，也有利丁水泥质量的提高。

由如上讨论可以推断，用尾矿代替部分石灰石+粘土，具有节约土地、首约能源、保护环境、加速水泥烧成、降低生产成本、提高水泥质量等多重社会与经济效益。

一般来说，碳酸盐型只矿和高铝硅酸盐型尾矿，可以直接用作心灰石和粘十的替代原料，某此碱含量较低的钙铝硅酸榆型尾矿、高钙硅酸盐型尾矿等，只要成分点与水泥的成分点较为接近，亦可直接燃烧成水泥。当尾矿成分与水泥成分相差较远时，可作为掺配料或矿化剂使用。

二、尾矿水泥的生产工艺流程

与普通的水泥制造方法一样，尾矿水泥的生产，仍采用“两磨一烧”的工艺流程。但其工艺参数应作适当调整。以硅酸盐水泥为例：

(1)熟料成分设计：水泥热料成分的设计，应从水泥的设汁品种、原料品质、生料制备和煅烧工艺等方面综合考虑。不同的水泥品种，要求不同的矿物组成。

当然，在选择水泥熟料成分时，也不能仅仅从水泥的性质  点出发，还应当结合原、燃料性质，以及工艺、设备情况综合考虑。对于尾矿水泥而言，尤其应重视，必须伎设计的水泥成分尽量与尾矿的成分相接近，以尽可能多的使用尾矿。只有当尾矿的某一组分，无法单独满足任何品种的水泥要求时，才叫考虑掺加其他校正原料。另外，所设计的水泥成分，还必须保证在观有的工艺设备上，能够实现。

(2)配料。当熟料成分确定后，则可采用代数法、图解法、尝试误差法、最小二乘法等计算方法，计算生料配比。

不同类型的尾矿，适用于不同类型的水泥。像钙硅酸盐型和钙侣硅酸盐型尼矿，适合生产硅酸盐水泥，高铝硅酸盐型尾矿适合生产铝酸盐水泥。硅质岩型尾矿和碳酸盐型尾矿，只能作为某一种配料或校正原料使用。由于水泥中，对MgO和碱均有严格限制，因此，镁铁硅酸盐型、长英岩型和碱性岩型尼矿，均不适用于生产水泥。

当选用尾矿确定后，应首先检验其化学成分是否与熟料成分接近。如果某一或几种成分相差较大，应考虑添加第二种或第三种配料或校正原料。

(3)生产。尾矿水泥与一般水泥的生产工艺基本相同。生料可采用球磨机混磨，但由于尾矿一般般已经过一定程度的磨细，为了节约能耗，亦可采用如下流程：

粉磨细度以0.08mm方孔筛筛余小于10％为宜。

鉴于尾矿的可塑性较差，当掺用量较大时，往往不易成球，因此，仅适合于采用湿法或干法回转窃燃烧，不宜采用立窖。当配入石灰石较多，尾矿较干燥时，可以使用悬浮预热器和窑外分解器。