專利名稱：一種活性鋁土礦選尾礦微粉及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢棄物的再利用，具體涉及氧化鋁工業(yè)排放的鋁土礦選尾礦的活化方法。
背景技術：
國內鋁業(yè)公司受高品位鋁土礦資源短缺，鋁工業(yè)發(fā)展迅速的矛盾制約，必須進一步大力推廣應用選礦-拜耳法生產氧化鋁工藝，以期大量利用低品位鋁土礦資源。然而，采用該工藝一般產出22%左右的鋁土礦選尾礦。眾所周知，多年來赤泥排放與堆存是我國鋁業(yè)公司急于解決的重大問題，而目前鋁土礦選尾礦正演變成鋁工業(yè)的第二種“赤泥”，但是其管理成本要超過赤泥。因為固結鋁土礦選尾礦需要摻入水泥等，而赤泥具有一定的自硬性，無須添加水泥等。因此，科研、生產單位開發(fā)了多項鋁土礦選尾礦資源化利用技術。如通過濃酸、濃堿及鹵化物改性，利用鋁土礦選尾礦制備處理重金屬離子廢水的多孔材料；采用溶液聚合法，以交聯劑引發(fā)聚合反應，制備復合吸水材料；生產鋁硅鐵合金和鋁硅合金； 在鋁土礦選尾礦中提取有價組分。目前上述這些技術大多還處于實驗室階段，因還存在著成本、能耗、規(guī)模等需進一步攻克的難題而沒有進行工業(yè)實踐。需要指出的是，國外氧化鋁企業(yè)多采用常規(guī)拜耳法，無選礦工藝，因此鋁土礦選尾礦是由我國鋁土礦資源決定的、是我國特有的一種新型廢棄物，其處置及資源化利用無國際經驗可借鑒，只能依靠我國科技工作者進行自主創(chuàng)新探索。在建筑材料領域，利用諸如礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物作為堿激發(fā)水泥的制備原料及硅酸鹽水泥的混合材、混凝土摻合料是廢棄物資源化利用的有效途徑之一。如果能夠找到一種有效的活化方法，使鋁土礦選尾礦具有很高的火山灰活性或堿激發(fā)活性，使之用作硅酸鹽水泥的混合材或堿激發(fā)膠凝材料的原料，則有助于解決鋁土礦選尾礦的排放和堆存問題。專利申請CN1068554公開了以礦渣為原料生產堿激發(fā)水泥的方法；專利申請 CN1699253公開了高嶺土作為堿激發(fā)水泥生產原料的制備方法；專利申請CN1165792公開了一種粉煤灰混合材的制備方法。然而，鋁土礦選尾礦與礦渣、高嶺土、粉煤灰的化學組成、 礦物組成及其他物理、化學性質截然不同，因此它們的制備方法或活化方法并不適用于鋁土礦選尾礦的活化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供活性鋁土礦選尾礦微粉。本發(fā)明的活性鋁土礦選尾礦微粉，包括鋁土礦選尾礦與增鈣組分，經煅燒、粉磨而成。具體的，該活性鋁土礦選尾礦微粉是由70 98wt %的鋁土礦選尾礦和2 30wt%的粉煤灰混合，在700 90(TC下煅燒后經粉磨等步驟制成?；蛘哂?2 98wt%的鋁土礦選尾礦和2 8wt%的石灰混合，在700 900°C下煅燒后經粉磨等步驟制成。石灰量優(yōu)選2 6wt%?；蛘哂?2 98wt %的先在700 900 V下煅燒后的鋁土礦選尾礦，與2 8wt % 的石灰混合后經粉磨等步驟制成。石灰量優(yōu)選2 6wt%。上述活性鋁土礦選尾礦微粉，所述粉磨后微粉粒度小于80 μ m。本發(fā)明另一目的是提供活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，即鋁土礦選尾礦的活化方法。本發(fā)明的活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，為增鈣煅燒法，包括下述步驟1)混合按權利要求2或3中配比將原狀鋁土礦選尾礦、石灰或粉煤灰混合均勻；2)煅燒把上述混合試樣在高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在700°C 900°C，煅燒時間為30分鐘至2小時；3)粉磨煅燒樣品在球磨機內粉磨，粉磨細度用80 μ m方孔篩控制，篩余在10. 0% 范圍內，篩下粉末即為活性鋁土礦選尾礦微粉。本發(fā)明的活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，為煅燒增鈣法，包括下述步驟1)煅燒將原狀鋁土礦選尾礦在高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在70(TC 900°C， 煅燒時間為30分鐘至2小時；2)混合按權利要求5的配比將煅燒鋁土礦選尾礦和石灰混合均勻；3)粉磨混合樣品在球磨機內粉磨，細度用80 μ m方孔篩控制，篩余在10. 0%范圍內，篩下粉末即為活性鋁土礦選尾礦微粉。以上所述活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法中，最優(yōu)煅燒溫度為800°C，最優(yōu)煅燒時間為1小時。采用上述技術方案，經實驗驗證，以本發(fā)明方法制備得到的活性鋁土礦選尾礦微粉具有很好的反應活性。試驗表明以該微粉為主要原料制備得到的堿激發(fā)水泥砂漿試樣 28天抗壓強度可超過60. OMPa,即說明本活化鋁土礦選尾礦微粉具有優(yōu)異的堿激發(fā)能力； 以該微粉作混合材制備的復合水泥砂漿(摻量30% )28天抗壓強度超過52. 5MPa,即說明本活化鋁土礦選尾礦微粉具有良好的火山灰活性。本發(fā)明活化鋁土礦選尾礦微粉的制備方法簡便易行，其針對鋁土礦選尾礦進行活化，為解決鋁土礦選尾礦的排放和堆存問題及實現其資源化處置提供了前提條件。本發(fā)明另一特色在于活化處理目前還完全屬于廢棄物的鋁土礦選尾礦，不僅解決了鋁土礦選尾礦的排放和堆存問題，還使之成為水泥工業(yè)原料中的重要選擇，變廢為寶，符合節(jié)約型社會的理念。
具體實施例方式一、“增鈣煅燒”活化法本發(fā)明中，所述活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法之一被稱作“增鈣煅燒”法。其主要設計思想是在鋁土礦選尾礦中摻入少量增鈣原料(如石灰或粉煤灰)，然后再高溫煅燒，再粉磨得到活性鋁土礦選尾礦微粉。在煅燒過程中，該尾礦中所含的高嶺石轉變?yōu)楦呋钚缘臒o定形偏高嶺土。具體步驟為1、混合按70 98wt%鋁土礦選尾礦、2 30wt%粉煤灰的比例將原狀鋁土礦選尾礦、粉煤灰混合均勻；或者按92 98wt%的鋁土礦選尾礦、2 8wt%的比例將原狀鋁土礦選尾礦、石灰混合均勻。2、煅燒把混合均勻的試樣在高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在700°C 900°C，煅燒時間為30分鐘至2小時。3、粉磨自然冷卻后的煅燒樣品在球磨機內粉磨，粉磨細度用80μπι方孔篩控制， 篩余在10.0%范圍內。篩下粉末為所需活性鋁土礦選尾礦微粉。該活性鋁土礦選尾礦微粉可用作堿激發(fā)水泥的制備原料或硅酸鹽水泥的高活性混合材。 該堿激發(fā)水泥粉料是由70 85wt %活性鋁土礦選尾礦微粉與30 15wt %礦渣微粉混合而成。在制備堿激發(fā)水泥砂漿試樣時，在水灰比為0.45、膠砂比為1 2. 5的條件下，再向粉料中添加占粉料重量60wt%的液態(tài)水玻璃(外摻，其固含量以50wt%計)為激發(fā)劑，經攪拌、成型、養(yǎng)護即可。制備方法參考國家標準GB/T17671-1999。所用礦渣微粉為首鋼的水淬礦渣粉，其密度、堿性系數、質量系數分別為2. 93g/cm3、l. 03,1. 78 ；其化學組成為Si02，33. 5% ；Al2O3,12. 5% ；Fe2O3,1. 1% ；CaO, 37. 9% ；MgO, 9. 3% ；SO3, 2. 5%。以活性鋁土礦選尾礦微粉為混合材的復合水泥是由30 60wt%活性鋁土礦選尾礦微粉與65 35wt%硅酸鹽水泥熟料、5wt%石膏混合而成。以下通過實施例進一步說明。實施例1 鋁土礦選尾礦中石灰摻量的確定將100千克鋁土礦選尾礦在800°C下煅燒1. 0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10. 0%范圍內，摻入15wt %的礦渣微粉，所得粉末 A-I。將98千克鋁土礦選尾礦與2千克石灰混合均勻，在800°C下煅燒1.0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10. 0 %范圍內，摻入15wt % 的礦渣微粉，所得粉末A-2。將96千克鋁土礦選尾礦與4千克石灰混合均勻，在800°C下煅燒1.0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10. 0%范圍內，摻入15wt% 的礦渣微粉，所得粉末A-3。將94千克鋁土礦選尾礦與6千克石灰混合均勻，在800°C下煅燒1.0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10. 0%范圍內，摻入15wt% 的礦渣微粉，所得粉末A-4。將92千克鋁土礦選尾礦與8千克石灰混合均勻，在800°C下煅燒1.0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10. 0%范圍內，摻入15wt% 的礦渣微粉，所得粉末A-5。將90千克鋁土礦選尾礦與10千克石灰混合均勻，在800°C下煅燒1. 0小時，自然降溫到室溫后，取出并在球磨機內粉磨，過80 μ m方孔篩，篩余在10.0%范圍內，摻入 15wt %的礦渣微粉，所得粉末A-6。為了驗證本例鋁土礦選尾礦的活性，以上述粉末為原料按前述介紹制備堿激發(fā)水泥砂漿試塊，并按照國家標準GB/T17671-1999測試其強度。測試結果如表1所示。表 權利要求
1.一種活性鋁土礦選尾礦微粉，包括鋁土礦選尾礦與增鈣組分，經煅燒、粉磨而成。
2.根據權利要求1所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，是由70 98wt%的鋁土礦選尾礦和2 30wt%的粉煤灰混合，在700 900°C下煅燒后經粉磨等步驟制成。
3.根據權利要求1所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，是由92 98wt%的鋁土礦選尾礦和2 8wt%的石灰混合，在700 900°C下煅燒后經粉磨等步驟制成。
4.根據權利要求3所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，石灰量優(yōu)選2 6wt%。
5.根據權利要求1所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，是由92 98wt%的先在 700 900°C下煅燒后的鋁土礦選尾礦，與2 8wt%的石灰混合后經粉磨等步驟制成。
6.根據權利要求5所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，石灰量優(yōu)選2 6wt%。
7.根據權利要求1至6任一所述活性鋁土礦選尾礦微粉，其特征在于，所述粉磨后微粉粒度小于80 μ m。
8.—種增鈣煅燒活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，包括下述步驟1)混合按權利要求2或3中配比將原狀鋁土礦選尾礦、石灰或粉煤灰混合均勻；2)煅燒把上述混合試樣在高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在700°C 900°C，煅燒時間為30分鐘至2小時；3)粉磨煅燒樣品在球磨機內粉磨，粉磨細度用80μ m方孔篩控制，篩余在10.0%范圍內，篩下粉末即為活性鋁土礦選尾礦微粉。
9.一種煅燒增鈣活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，包括下述步驟1)煅燒將原狀鋁土礦選尾礦在高溫爐內煅燒，煅燒溫度控制在70(TC 90(TC，煅燒時間為30分鐘至2小時；2)混合按權利要求5的配比將煅燒鋁土礦選尾礦和石灰混合均勻；3)粉磨混合樣品在球磨機內粉磨，細度用80μπι方孔篩控制，篩余在10.0%范圍內， 篩下粉末即為活性鋁土礦選尾礦微粉。
10.根據權利要求8或9所述活性鋁土礦選尾礦微粉的制備方法，其特征在于，所述最優(yōu)煅燒溫度為800°C，最優(yōu)煅燒時間為1小時。
全文摘要
本發(fā)明一種活性鋁土礦選尾礦微粉、其制備方法及應用，屬于工業(yè)廢棄物再利用領域。該活性微粉是由70～98wt％的鋁土礦選尾礦和2～30wt％的粉煤灰混合，或者由92～98wt％的鋁土礦選尾礦和2～8wt％的石灰混合，在700～900℃下煅燒后經粉磨制成，也可由煅燒后的鋁土礦選尾礦與石灰混合后經粉磨制成。該微粉可作為堿激發(fā)水泥的制備原料或復合硅酸鹽水泥的高活性混合材。本發(fā)明通過對目前還完全屬于廢棄物的鋁土礦選尾礦進行活化處理，不僅有助于解決鋁土礦選尾礦的排放和堆存問題，而且還為其資源化利用于膠凝材料領域提供了前提條件。
文檔編號C04B18/12GK102249582SQ201010178839
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權日2010年5月17日
發(fā)明者葉家元, 吳春麗, 張文生, 汪智勇, 王宏霞, 王淵, 董剛 申請人:中國建筑材料科學研究總院