銅尾礦配料時高鐵硅酸鹽水泥熟料的制備與性能分析

成瑞鳳，相秉志

（江西科技學(xué)院，江西 南昌 330098）

0 引言

銅礦工業(yè)每年都需要配出大量采礦廢渣，這些廢渣直接威脅人們的生活環(huán)境。為了能夠更加有效地改善這種現(xiàn)象，我們應(yīng)該積極地加強(qiáng)資金的投入力度，將銅尾礦中存在的問題進(jìn)行有效剔除與改善。水泥工業(yè)的出現(xiàn)與發(fā)展，在很大層面上都與工業(yè)尾礦的有效利用，有著非常直接地關(guān)聯(lián)。在實際的應(yīng)用過程中，我們也能夠通過不同方式完成高鐵硅酸鹽水泥熟料的制備，以及基本性能的鑒定，由于不同性質(zhì)的銅尾礦，其自身差異與性能都是不一樣。我們詳細(xì)闡述與研究，并有針對性的制訂相應(yīng)治理方案。

1 高鐵硅酸鹽水泥的特點

1.1 抗腐蝕性較強(qiáng)

高鐵硅酸鹽水泥在實際應(yīng)用與配料中，材料配比形式應(yīng)多樣化，并且能夠讓高鐵硅酸鹽水泥可以在配制發(fā)揮出抗腐蝕性能。高鐵硅酸鹽在原材料生產(chǎn)與配制可應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)，就像是在礦渣物質(zhì)的調(diào)配，其中粉煤灰硅酸鹽水泥與高鐵硅酸鹽水泥熟料的配置，都有著極強(qiáng)的抗腐蝕性能力。尤其是在火山灰中的高鐵過酸鹽水泥成分中，含有的氧化硫物質(zhì)是常見的抗腐蝕性物質(zhì)，這也就更進(jìn)一步地將高鐵硅酸鹽水泥熟料價值全部展現(xiàn)了出來[2]。銅尾礦的選擇如圖1所示。

圖1 銅尾礦的選擇

1.2 抗裂性較強(qiáng)

高鐵過酸鹽水泥在實際的應(yīng)用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)干縮性能相對較差的現(xiàn)象，卻有著極強(qiáng)的抗裂性能。在大宗建筑工程項目上，混凝土作為工程中最基本的原材料，這種材料為建筑工程提供穩(wěn)定性、安全性，但是在脆斷和抗折的層面還存在較大提升空間，這嚴(yán)重制約建筑工程施工整體質(zhì)量的提升。所以，在銅尾礦配料中使用高鐵硅酸鹽水泥也具備同樣需要克服的課題，才能真正意義上發(fā)揮其自身優(yōu)勢，彌補(bǔ)其缺陷。

1.3 抗?jié)B透性不足

高鐵硅酸鹽水泥熟料在銅尾礦配料中的有效應(yīng)用，能夠?qū)⑼癸@其自身的優(yōu)勢。但是，在實際的施工與管理過程中，還是會出現(xiàn)很多的安全隱患，這也在一定的層面上抑制了其整體質(zhì)量的提升。在長期的銅尾礦配料研究中，我們更進(jìn)一步地了解其滲透能力比較強(qiáng)的現(xiàn)象，并深入分析原因，這也在一定的層面上抑制了現(xiàn)階段銅尾礦配料質(zhì)量的提升。

在礦渣高鐵硅酸鹽水泥的實際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些滲漏的問題。為了保障建筑工程施工的安全性，減少其中不利因素，我們加強(qiáng)對高鐵硅酸鹽水泥熟料的選擇，最大限度的發(fā)揮礦渣高鐵硅酸鹽水泥自身的價值與作用。

2 銅尾礦配料中使用的原材料以及試驗方法

2.1 原材料的選擇

在實際的銅尾礦配料工作中，應(yīng)該積極地加強(qiáng)對原材料的選擇。如果能保證原材料的整體使用質(zhì)量，我們就能夠為試驗結(jié)果提供有效的保障。在實際工業(yè)原料的選擇中，我們嚴(yán)格對石灰石、銅尾礦、粘土以及煤灰的篩選比例，保證每一種原材料中基本化學(xué)元素含量的特性，例如對于三氧化二鐵的選擇，應(yīng)該保證其在石灰石中占比0.1%，在銅尾礦中占據(jù)16.07%、在黏土中占比6.24%、在煤灰中占比2.91%。在實驗中，相關(guān)的實驗設(shè)計人員也應(yīng)該保證樣品質(zhì)量控制在200g左右的重量，并且將其放置在每120s振動一次的振動臺設(shè)備中。將水滴均勻加入到后壓片上，然后經(jīng)過干燥、冷卻。將其中詳細(xì)的化學(xué)原料檢測出來，這樣就可確定銅尾礦配料原材料的含量[3]。

2.2 試劑的實驗

純化學(xué)試劑試驗，主要是研究對純化學(xué)藥劑和尾礦配料的組分合理配制，有針對性的分析出其配料中基本性能的變化。在對工業(yè)原材料的配比時，分析出純化學(xué)藥劑和尾礦配料的基本性能與價值，進(jìn)而為最終的高鐵硅酸鹽水泥熟料配比質(zhì)量提升提供有效的參考和依據(jù)。

中間性工業(yè)化試驗，是利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，幫助與引導(dǎo)我們監(jiān)測和管理不用試驗方式的實驗成效。特別是帶粘土配料的六組分高硅方案和使用銅尾礦傳統(tǒng)粘土施工的配料方案。這兩種配制方案都能夠在酸堿復(fù)雜的環(huán)境中，凸顯優(yōu)勢，滿足現(xiàn)階段銅尾礦配料中高鐵硅酸鹽水泥的制備與性能提升。以銅尾礦為原料的水泥熟料制備如圖2所示。

圖2 以銅尾礦為原料的水泥熟料制備

3 銅尾礦配料中使用高鐵硅酸鹽水泥的制備與性能分析

3.1 礦物質(zhì)的組成與優(yōu)化

硅酸鹽水泥熟料在實際的銅尾礦配料中，施工方式多樣，可為我國現(xiàn)階段的銅尾礦配料工作提供良好的實驗渠道。這種硅酸鹽水泥熟料是有復(fù)雜的多礦物質(zhì)組成的，最終熟料強(qiáng)度與礦物質(zhì)成分相關(guān)。由于不同銅尾礦自身組成元素不同，其最終的單礦物強(qiáng)度不同。長期的實驗研究發(fā)現(xiàn)，不同的礦物質(zhì)成分都有獨特的利用價值，這可以激發(fā)這兩種物質(zhì)相互協(xié)作、相互促進(jìn)的本質(zhì)活性。技術(shù)人員為了能夠通過高鐵硅酸鹽水泥的制備，完成最佳的銅尾礦配料比例，將水泥熟料的礦物質(zhì)進(jìn)行合理的劃分，通過外加劑激發(fā)其自身的活性。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息調(diào)查顯示，現(xiàn)階段我國在銅尾礦配料施工中，相關(guān)的工作技術(shù)人員應(yīng)該詳細(xì)的掌握與了解水泥樣品的數(shù)據(jù)信息。在深入實驗研究后，也就能夠更進(jìn)一步地發(fā)揮水泥自身的性能，真正意義上的為其中礦物質(zhì)的合理組成奠定基礎(chǔ)，一般情況下都會將其排列成為CS+CS（Bogue法）>硅率>CS（Bogue法）>阿利特+貝利特>貝特利。這其中的每一種水泥熟料在銅尾礦中都有著獨特性能和不同的活性。這也是現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的一種計算和試驗方式。加強(qiáng)對銅尾礦配料中使用高鐵硅酸鹽水泥進(jìn)行持續(xù)深入研究，制備最優(yōu)配料比，我們需要更進(jìn)一步地了解其中基本礦物質(zhì)組成元素和已經(jīng)形成的晶體形態(tài)[4]。

3.2 熱力程的調(diào)控

就現(xiàn)階段的銅尾礦配料工作中，技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對其基本的熱力程進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)階段研究工作中比較常見的方式，對其結(jié)構(gòu)材料的組分與組成有一個更為精準(zhǔn)地分析。除此之外，在這一試驗研究的過程中，如果能夠保證結(jié)構(gòu)材料基元可以均勻分布在理想晶體的節(jié)點位置，那么其自身熱力學(xué)穩(wěn)定性將是最高。銅尾粉物料研磨的顆粒大小及分散情況，也會影響形成C-S-H凝膠的含量，其中的晶體鍵長短狀態(tài)也會呈現(xiàn)交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。在這樣的熱力程調(diào)控工作中，也能夠更加清楚、準(zhǔn)確地認(rèn)識到其銅尾礦物料熱力學(xué)能力在不斷下降，熟料也在這一過程中逐漸地轉(zhuǎn)變成為不定型的狀態(tài)C-A-S-H和（N，C）-A-S-H，分散的程度與范圍也是越來越大。所以，在結(jié)晶化學(xué)概念的實驗，能夠更進(jìn)一步地認(rèn)識到其自身晶體缺失帶來的不利影響。超細(xì)銅尾粉（納米級別）自身的活性較強(qiáng)，水化時溫度不斷升高，其內(nèi)部高鐵硅酸鹽水泥熟料加速水化，保持穩(wěn)定性，自動彌補(bǔ)銅尾礦粉的缺陷，最大限度上的滿足其熱力學(xué)基本狀態(tài)與質(zhì)量。特別是在熟料的燃燒與冷卻，其中試樣物質(zhì)晶體也會隨著溫度的變化呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，這也是銅尾礦配料比例多樣的原因。

在常溫環(huán)境下，不同晶體化學(xué)組成成分都是有一定區(qū)別，每一組組分?jǐn)?shù)據(jù)信息的檢測與監(jiān)控都能夠非常直接地影響到實驗結(jié)果，也相應(yīng)影響硅酸鹽水泥熟料的使用效能與價值。尤其是在溫度不斷變化，其自身的晶體形狀也會出現(xiàn)不同程度變化，本研究成果可為水泥生產(chǎn)過程中其自身熱力程調(diào)控工作，提供了更為有效的引導(dǎo)與參考[5]。

3.3 摻雜改性

銅尾礦粉在實際的配料過程中，工作技術(shù)人員需具備較強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)能力，目的就是為了能夠保障高鐵水泥硅酸鹽配置最佳效果。由于在銅尾礦中存在一些雜質(zhì)時，會導(dǎo)致熟料和其自身的水泥性能出現(xiàn)比較嚴(yán)重的問題，甚至?xí)苯拥刂萍s其自身工作效能的提升。所以，在摻雜改性的工作過程中，對于水泥熟料的基本性能要把握清楚。首先，工作技術(shù)人員應(yīng)該積極地改變銅尾礦配料過程中水泥熟料漿體的性質(zhì)，這也包含其溫度、濕度、粘度以及表面張力等因素。合理的把控其整體質(zhì)量，為銅尾礦配料提供有效的方法和工藝。其次，我們也可以利用第一性原理，采用計算機(jī)現(xiàn)代化MD材料分子模擬技術(shù)手段，模擬水泥漿體固溶變化形態(tài)，最大限度上的改善其晶體、晶格的完整性能，這為水泥熟料中礦物質(zhì)元素的利用提供科學(xué)依據(jù)。有研究人員借鑒混沌分形理論結(jié)合壓汞測孔技術(shù)，直接測試評價了磷渣-水泥漿體材料孔隙的顯微結(jié)構(gòu)特征計算出了對應(yīng)的分形維數(shù)[6]，這些方法可以參考研究銅尾礦粉-高鐵硅酸鹽水泥的微觀晶體和晶格。

由于不同配合料的硅酸鹽水泥自身基本性能不同，特別是鈣硅比（Ca/Si）含量不同也會導(dǎo)致最終使用性能差別，這可為水泥熟料礦物質(zhì)的水化活性改變提供參考。根據(jù)硅酸二鈣的礦物質(zhì)組成，可按照銅尾礦內(nèi)部的不同組分，將其基本的晶核體進(jìn)行有效的分解。在全新的母相成核中也很容易會發(fā)生交叉成核的現(xiàn)象。根據(jù)實驗研究，分析了解到晶體缺失或者消失的原因，進(jìn)而尋找更加有效的解決措施，改善銅尾礦配料工作中存在的問題。

3.4 銅尾礦配料的性能

由于銅尾礦中含有高達(dá)16%的三氧化二鐵含量，這樣也就在一定的層面上導(dǎo)致了我們在使用銅尾礦原料超過20%含量后，其中的三氧化二鐵含量就能夠很好的代替制備生料中的鐵制原料。我們在實際的銅尾礦配料工作中，應(yīng)該積極地減少生料在配制時使用石灰石以及硅質(zhì)原料的用量。在對銅尾礦配料的工作中，也應(yīng)該積極地將石灰石總體含量控制在60%~70%之間，并保證其內(nèi)部的粘土含量在2%~5%之間。利用相對精準(zhǔn)化學(xué)配料，化學(xué)實驗人員也就能夠更加全面地將銅尾礦的活性激發(fā)調(diào)控出來，為銅尾礦使用性能提升提供更為有效的幫助[7-9]。

4 結(jié)語

綜上所述，在全球變暖的大背景下，節(jié)能減排工作也已經(jīng)逐漸地成為我們勢在必行的一種發(fā)展方向，政府部門積極地開展碳中和、碳達(dá)峰等工作，降低原料消耗等的活動，對于我國現(xiàn)階段運用銅尾礦配制高鐵硅酸鹽水泥熟料發(fā)揮著重要的引導(dǎo)與促進(jìn)作用。在實驗與分析中，我們也能夠精準(zhǔn)認(rèn)知銅尾礦配料中所含的基本元素，本文著重從高鐵硅酸鹽水泥熟料的制備與性能分析層面進(jìn)行了詳細(xì)的研究，而這一研究對于我國未來社會發(fā)展進(jìn)程中的節(jié)能減排工作，有著積極的推動意義。