1.前言
尾矿通常是指矿山选矿后,在当时条件下不宜再分选回收的采矿固体废弃物,其粒度大多介于0.07-0.17毫米之间。我国现有较大规模的尾矿库400多座,各类尾矿的堆存总量约70亿吨,且每年以3亿吨的数量递增,目前尾矿的综合利用率仅为8.3%左右。尾矿的堆存不仅占用大量土地,掩埋植被,更严重的是选矿过程中产生的废水就近排入河道、沟谷、低地,极大地污染和破坏人类的生存环境,严重的甚至造成安全事故和环境灾难。
近年来,随着我国钢铁产业的迅猛发展,铁尾矿的排放量逐年增加,铁尾矿已经成为影响环境最为严重的工业废弃物之一。铁尾矿是铁选厂经矿石破碎(干磁选)、矿石粉磨(湿磁选)、分选铁粉后产生的废弃排放物,生产1吨铁粉将产生1.5吨的铁尾矿。本溪市作为我国钢铁工业基地之一,铁尾矿现有存量约数亿吨,并且每年还要新增排放量1000万吨左右,基本上未利用。铁尾矿的综合治理、废物利用迫在眉睫。
地处本溪市的辽宁工源水泥集团多年来一直坚持走新型工业化道路,积极使用各种工业废弃物作为原料生产水泥,已经成功的在工源、本溪水泥厂等现有生产线上大量利用了熔渣、粉煤灰、硫酸渣、铜矿渣、磷石膏等工业废渣,取得了良好的经济效益和社会效益。
为了进一步改善地方环境质量,拓宽工业固体废弃物在水泥行业的应用范围。辽宁工源水泥集团在做了大量研发工作基础上,决定在新建设的日产2500吨新型干法熟料线上使用铁尾矿作为硅质原料,为铁尾矿的有效利用开辟了一条新路。
2.实验室研究
2.1 铁尾矿的的选择
本溪的铁尾矿库有十多座,按照供应必须充足稳定的原则,初选了火连寨、歪头山、南芬等三处选矿厂的铁尾矿进行化学分析。
表1
|
|
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
SO3 |
Cl- |
|
火连寨 |
1.26 |
70.27 |
5.37 |
10.51 |
4.87 |
3.71 |
1.11 |
1.55 |
0.03 |
0.017 |
|
歪头山 |
1.10 |
70.32 |
5.10 |
10.93 |
4.71 |
4.51 |
1.14 |
1.30 |
0.26 |
0.016 |
|
南 芬 |
2.21 |
63.96 |
1.50 |
20.97 |
2.48 |
3.32 |
2.50 |
3.00 |
2.97 |
0.013 |
从表1可以看出,三种铁尾矿中前二种化学成份差距不大,有害害成份较低,考虑运距的因素,决定选用火连寨选矿厂的铁尾矿作为应用试验的研究对象。其表观特征:豆青色,疏散结构,中、小砂粒状,以细粒为主。
2.2 其它原(燃)料的确定
2.2.1 石灰石:距厂址300米左右的北大岭矿山;
2.2.2 粉煤灰:距厂址10公里的本钢发电厂;
2.2.3 硫酸渣:距厂址100公里丹东张家沟;
2.2.4 煤炭:距厂址8公里的本溪彩屯煤矿无烟煤。
以上各种原燃材料的相关分析数据见表2、表3。
表2
|
品名 |
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
SO3 |
Cl- |
|
石灰石 |
42.67 |
2.15 |
0.47 |
0.36 |
51.48 |
1.38 |
0.17 |
0.00 |
0.20 |
0.028 |
|
铁尾矿 |
1.37 |
69.13 |
5.92 |
10.94 |
4.63 |
4.18 |
1.24 |
1.12 |
0.48 |
0.021 |
|
粉煤灰 |
3.06 |
57.94 |
24.54 |
5.71 |
1.86 |
1.41 |
2.38 |
0.88 |
0.56 |
0.012 |
|
硫酸渣 |
7.12 |
26.52 |
4.71 |
53.00 |
3.76 |
2.62 |
0.25 |
0.19 |
7.99 |
0.012 |
|
煤 灰 |
|
45.51 |
33.75 |
8.20 |
3.13 |
0.81 |
1.51 |
0.19 |
2.27 |
0.012 |
煤的工业分析:
表3
|
品名 |
Mad |
Aad |
Vad |
Fad |
St,ad |
Qnet,ad(kJ/kg) |
|
原煤 |
0.86 |
25.99 |
14.96 |
58.19 |
1.77 |
24547 |
2.3 原料易磨性试验
试验方法:依照国家标准GB9964-88《水泥原料易磨性试验方法》(邦德粉磨功指数测定法)进行。
表4
|
方
案 |
物 料 配 比 ( % ) |
设计熟料率值 |
粉磨功指数
KWh/t |
|
石灰石 |
铁尾矿 |
粉煤灰 |
硫酸渣 |
KH |
SM |
IM |
|
1 |
81.81 |
11.37 |
6.47 |
0.34 |
0.90 |
2.55 |
1.50 |
11.56 |
|
2 |
81.68 |
10.25 |
7.38 |
0.69 |
0.90 |
2.40 |
0.50 |
11.37 |
|
3 |
81.94 |
12.34 |
5.72 |
0.00 |
0.90 |
2.70 |
1.52 |
11.89 |
|
4 |
|
100 |
|
|
|
|
|
18.02 |
经验认为:当邦德粉磨功指数小于10时,易磨性好;在10-12时,易磨性较好(中等);在12-14时,易磨性较差;当大于14时,易磨性很差。从表4中数据可以看出,虽铁尾矿的易磨性极差,但使用铁尾矿配料的方案1、2、3的物料易磨性皆属于中等水平,并且随着铁尾矿的配比逐渐升高,原料易磨性下降。
2.4生料易烧性试验
试验方法:依照国家标准GB9965-88《水泥生料易烧性试验方法》进行。
表5
|
方
案 |
物 料 配 比 ( % ) |
设 计 熟 料 率 值 |
游 离 氧 化 钙 (%) |
| |