尾矿（类似火山灰）作为水泥混合材研究及应用

杨祥和，李亮平

(南京中联水泥有限公司，江苏 南京 211123)

尾矿（类似火山灰）作为水泥混合材研究及应用

杨祥和，李亮平

(南京中联水泥有限公司，江苏 南京 211123)

以工业废渣尾矿作为水泥混合材料，环保节本。对该材料进行化学分析、物理试验及生产质量控制，通过试验证明其对混凝土外加剂适应性良好，可提高效益。

化学分析；物理检测；水泥质量；外加剂适应性能；经济效益

1 课题提出

（1）为降低水泥生产成本，提高企业经济效益，采用廉价混合材是行之有效的技术措施。2014年上半年粉煤灰到厂价达85元/t，下半年售价一般会再上涨20元/t。而本地尾矿到厂价仅39元/t，有较大的节本潜力。

（2）距离本厂60 km有铜矿选矿厂，能产生大量类似火山灰性质的材料。使用工业废渣符合国家产业政策。

（3）工业废渣的产物普遍存在，其性质若符合GB/T2847-2005标准，就可以作为水泥混合材，可以拓宽水泥混合材选用途径。

2 尾矿（类似火山灰）使用的研究、试验过程

2.1 现场取样，检测其化学成分

从表1看，无有害杂质成分。其烧失量指标只有3.10%，远低于石灰石烧失量，可在普通水泥中增加掺量。试验结果见表2～3。

表1 尾矿化学成份（水分：5.2%）

表2 尾矿试验一

2.2 物理试验

物理性能指标按3 d、7 d、28 d强度对比方法进行。用3#窑熟料，掺入30%尾矿，通过Ф500×500 mm小磨粉磨，比表面积控制在（350±10）m2/kg，比较3 d、7 d、28 d强度以及其他性能指标。

表3 尾矿试验二

从物理指标分析，掺入尾矿后，水泥的安定性、凝结时间等指标正常，水泥强度损失与尾矿掺入量比率关系稳定、正常。3 d、7 d、28 d强度比率均大于70%，该种物质具有一定活性，能投入生产，跟踪检测。

3 生产投料过程及出磨水泥质量

（1）2月初，尾矿在P.C32.5级水泥中掺入，用1#磨生产，该磨机型号为Φ3.8×13 m圈流磨，原混合材结构：熟料49%，石子16.2%，粉煤灰17.8%，矿渣10.3%，石膏6.7%。掺入尾矿后，混合材比例：石子16.2%，粉煤灰12.1%，矿渣6.0%，尾矿10.0%，石膏6.7%。尾矿呈砂粒状，平均水分为5.2%，由提升机、皮带机入库，通过配料计量装置与熟料及其他材料入磨，使用较方便。

（2）出磨水泥质量：2月15日开始生产性试用，出磨水泥质量满足内控标准要求（表4）。

4 对磨机产量的影响

掺入10%尾矿后，代替5.7%的粉煤灰和4.3%的矿渣，入磨物料易磨性提高，出磨水泥产量提高，颗粒级配改善，2月15日开始掺入尾矿，前后5 d 1#磨机台时产量对比见表5。

分析出磨水泥颗粒级配，＜3 μm的比例有所上升，说明该尾矿易磨，具有提升产量的条件，3～32 μm的颗粒比例上升，＞65 μm颗粒减少，级配趋于合理（表6）。

由于1#磨使用尾矿，水泥质量性能较好，代替部分高价混合材料，水泥成本下降，磨机台时产量略有上升。因此，该种材料在2#、3#、4#、5#磨上全面使用，代替高价格材料。在P.O42.5级水泥中掺入6%。5月后使用量基本正常，月消耗在10 000 t以上。

5 尾矿掺入对混凝土外加剂适应性的影响

表4 P.C32.5级水泥2月份使用尾矿后平均数据

表5 台时产量对比

表6 出磨水泥颗粒级配

表7 试样配制

表8 坍落度试验

水泥对混凝土外加剂适应性的影响，即混凝土坍落度损失的大小是衡量水泥使用性能的重要指标，混凝土搅拌站不使用P.C32.5级水泥，因此不考虑此类问题。但P.O42.5级水泥大量使用于混凝土搅拌站，必须控制好水泥适应性。在P.O42.5级水泥中进行小磨试验，分别掺入15%、10%和5%的尾矿进行性能试验。按正常水泥混合材掺入量16%左右，石膏掺入6%，制备水泥样品进行试验。使用同一种熟料及石子、粉煤灰、水渣、尾矿，改变其配比，进行多组试验，结果见表7～8。

6 结论

通过小磨试验和试生产，该种尾矿可以作为水泥混合材使用，能符合水泥标准指标。

该种尾矿（类似火山灰）对水泥外加剂适应性有影响，当掺入15%时影响较大，掺入10%影响较小，该种水泥可用于混凝土搅拌站，掺入5%对混凝土适应性基本无影响。在尾矿掺入10%以内，可以用于混凝土搅拌站。在P.O42.5级水泥中掺入6%，出厂水泥外加剂适应性较好，可以稳定使用。

通过改善粉磨状况，优化水泥颗粒级配，用石灰石等混合材调整水泥外加剂适应性，进一步扩大该种材料使用量。

该种材料易磨性好，能提高磨机产量，降低粉磨电耗。

7 经济效益计算

（1）南京中联水泥公司使用该种材料后，矿渣已停止进货。从市场价格来计算，矿渣进厂价145元/t，每取代一吨矿渣节约成本支出106元。

（2）使用该种材料，减少了粉煤灰的掺入量，与粉煤灰（85元/t）价格相差46元/t。

（3）2013年已取得效益：生产P.C32.5级水泥，吨水泥掺入12%，取代7%矿渣，减少成本7.42元/t；代替5%粉煤灰，减少成本2.3元/t，共降低成本9.55元/t。3～12月生产P.C32.5级水泥40.52 t，节约成本300.65万元。生产P.O42.5级水泥，取代6%粉煤灰，吨水泥成本下降2.76元，下半年生产P.O42.5级水泥86.59万t，节约成本238.99万元。

（4）该种材料的使用为南京中联水泥公司取消矿渣使用创造了条件，减少了矿渣采购费用，保证了混合材的掺入。

Industrial waste tailings used as cement mixing material protect environment.By chemical analysis, physical testing and production quality control tests，this material has proved to be good concrete admixtures adaptability and improved economic benefits.

chemical analysis;physical testing;cement quality;admixture adaptability;economic benefits

杨祥和（1965-），男，本科，工程师，从事质量管理工作。

烨）（

2014-4-28）