利用氰化渣生产硫铝酸盐水泥的基础研究

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自1887年氰化工艺用于工业生产以后,该工艺以较高的浸出效率、较低成本以及对不同矿物较好的适应能力等优点一直作为金银生产的主要途径,由于此工艺使用具有剧毒的氰化物,使得尾矿中也含有氰化物,不能直接排放,氰化渣的处理成为难题。本文进行了将氰化渣作为硫铝酸盐水泥熟料铁质和硫质材料替代物的基础研究,考察了将氰化渣作为水泥生产原料的配料设计、原料选择、烧结温度、保温时间等条件对熟料的物相生成、固硫率、游离氧化钙的影响,并探究了石膏添加量对熟料水化性能的影响。研究结果表明:采用氰化渣作为硫铝酸盐水泥S和Fe材料的替代物时,生料配料应使用CaO作为钙质原料,生成物料设计应按照生成C4A3S、C4AF、C2S进行设计。当使用工业中常用的CaCO3作为钙质原料时,烧结后熟料中f-CaO较多,物料反应不充分,并且原料中S的损失较多,达26.63%。采用CaO作为钙源可以很好地解决熟料烧结过程中反应不充分的难题,加入稍微过量CaO可以减少S的损失。熟料烧制可以大致分为三个过程,分别为1000℃以下的黄铁矿氧化和初步固硫过程,在这个过程中S被氧化并且有效固留在CaSO4中,Fe被氧化成Fe2O3。第二个过程是1100~1200℃的快速反应区,在这个温度区间CaO和其他物相快速反应,C4A3S快速并且大量生成。第三个过程是1200℃以上物相完善过程,主相C4A3S和铁相完善,伴随着杂质物相的减少。在实验选择烧结温度范围内,最佳烧结温度为1300℃,合适的保温时间为20~60 min,保温有助于物相的生成。烧结温度过低,熟料中f-CaO较多,反应不充分,烧结温度过高部分C4A3S会分解,S损失上升到6%以上。保温时间过低,熟料f-CaO会出现不合格的情况,保温20~60 min时,熟料物相基本不变化,且呈现正烧状态时间继续延长,熟料呈过烧状态。添加石膏对水泥水化有着促进作用,添加石膏后硫铝酸盐水泥抗压强度显著增长,主相C4A3S水化生成的AFt是提供水泥早强的主要物质。不同石膏掺量条件实验发现,实验所选用最佳石膏掺量为25%,石膏掺量过高过低都不利于水泥抗压强度的发展。在添加石膏的基础上添加少量石灰石,可以对水泥的水化起到调节的作用,可以增加水泥块体强度,有效解决熟料强度倒缩的问题,使得水泥强度稳步增长。
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