硅质尾矿用作水泥混合材的可行性分析

2．1 水泥混合材行情 

水泥混合材的掺加不仅提高了水泥的产量，而 且改善了水泥的性能，满足了某些特殊工程的需要。如降低水化热、提高密实度等，在综合利用工业固废 的同时，实现了节能减排。复合硅酸盐水泥 中，混合材料的允许掺加量一般可达到 20% ～ 50% 。从目前应用的情况来看，水泥混合材料主要 是粒化高炉矿渣和粉煤灰两大类。然而，随着水泥 产量的飞速增长，仅仅依靠冶金和电力行业废弃物 作为混合材已难以满足水泥行业的需要。 

2012 年全国水泥产量达到 21． 84 亿 t，按 35% 的掺加量计算，每年需要混合材将超过 7． 6 亿 t。目前，我国每年产生粒化高炉矿渣约 3 亿 t、粉 煤灰排放量约为 3． 75 亿 t，并且产地分布不均 衡，矿渣主要分布在钢铁产地、粉煤灰主要分布在煤 炭产地，与水泥产业布局不匹配，无法满足水泥工业 对混合材的需求。加之，制砖和加气混凝土等行业 也在大量使用矿渣和粉煤灰建材制品，水泥混合材 供不应求。随着新型干法水泥的发展，水泥熟料的 质量日益提高，混合材的添加比例逐步上升。同时， 煤炭、钢铁企业的整合，导致粉煤灰和矿渣资源日益 集中，大型钢铁企业甚至已经参与矿渣粉的制备，而 大型火电企业也在进行粉煤灰的分级，这些直接引 起优质混合材的价格上涨和高活性矿渣和粉煤灰的 供应不足。为此，很多企业开始逐步加入低活性的 火山灰质混合材料，包括天然火山灰质混合材料和 人工火山灰质混合材料。而目前普遍应用的多数为 人工火山灰质混合材料，其中使用量相对较大的主 要是自燃或煅烧煤矸石、烧黏土或者烧页岩。该类 混合材料存在的问题主要是数量较少、分布不集中、 不能连续供应，从而影响水泥的生产。 

2．2 尾矿用作水泥混合材的研究 

尾矿来源广、成本低，是水泥混合材料的一种重 要的潜在来源。已有人对尾矿用作水泥混合材的可 行性进行了初步研究。

赵新军对铁矿尾渣作为水泥混合材料进行 了试验研究，结果表明，铁矿尾渣的化学成分、活性 试验均符合活性混合材的要求，28 d 的强度比达到 67% ～ 68% (根据《用于水泥中的火山灰质混合材 料 GB /T 2847—2005》的要求，水泥胶砂 28 d 抗压 强度比不小于 65% )，在尾矿掺加量达到 11% ～ 14% 、细度为 2% (0． 08 mm 筛余)的条件下，复合硅 酸盐水泥的各项化学指标和物理性能指标都达到国 家标准规定，证明该尾矿能够作为复合硅酸盐水泥 的混合材使用。 

焦向科等将提钒工艺中产生的高硅尾矿与 硅酸盐水泥熟料混掺，通过机械球磨的方式提高其 活性，在钒尾矿的掺量为 30% 、球磨时间为 40 min 时，水泥的凝结时间和强度达到 GB175—2007《通用 硅酸盐水泥》中规定的复合硅酸盐水泥的要求。 

倪明江等选取烧失量低于 10% 、SO3 含量低 于 3% 、SiO2 和 Al2O3 含量较高的 6 种铜尾矿和铅 锌矿尾矿进行了水泥混合材试验研究。发现 6 种金 属尾矿的活性指数均在 68． 72% ～ 76． 54% ，属于活 性混合材，可单独用作水泥活性混合材;尾矿掺配比 在小于 30% 的范围内，水泥安定性、凝结时间等性 能指标均符合普通硅酸盐水泥要求，其强度均满足 32． 5Ｒ 等级水泥强度要求;尾矿掺配比为 10% 时， 其中 5 种尾矿满足 42． 5Ｒ 等级水泥强度要求。以上研究结果初步证实了某些尾矿在水泥混合 材中应用的可性能，但是并未对尾矿可用作水泥混 合材的原因作出深入分析，也未提出一种有效的尾 矿活化手段。