铜尾矿配料时高铁硅酸盐水泥熟料的制备与性能分析

成瑞凤，相秉志

（江西科技学院，江西 南昌 330098）

0 引言

铜矿工业每年都需要配出大量采矿废渣，这些废渣直接威胁人们的生活环境。为了能够更加有效地改善这种现象，我们应该积极地加强资金的投入力度，将铜尾矿中存在的问题进行有效剔除与改善。水泥工业的出现与发展，在很大层面上都与工业尾矿的有效利用，有着非常直接地关联。在实际的应用过程中，我们也能够通过不同方式完成高铁硅酸盐水泥熟料的制备，以及基本性能的鉴定，由于不同性质的铜尾矿，其自身差异与性能都是不一样。我们详细阐述与研究，并有针对性的制订相应治理方案。

1 高铁硅酸盐水泥的特点

1.1 抗腐蚀性较强

高铁硅酸盐水泥在实际应用与配料中，材料配比形式应多样化，并且能够让高铁硅酸盐水泥可以在配制发挥出抗腐蚀性能。高铁硅酸盐在原材料生产与配制可应用到工业化生产，就像是在矿渣物质的调配，其中粉煤灰硅酸盐水泥与高铁硅酸盐水泥熟料的配置，都有着极强的抗腐蚀性能力。尤其是在火山灰中的高铁过酸盐水泥成分中，含有的氧化硫物质是常见的抗腐蚀性物质，这也就更进一步地将高铁硅酸盐水泥熟料价值全部展现了出来[2]。铜尾矿的选择如图1所示。

图1 铜尾矿的选择

1.2 抗裂性较强

高铁过酸盐水泥在实际的应用过程中，经常会出现干缩性能相对较差的现象，却有着极强的抗裂性能。在大宗建筑工程项目上，混凝土作为工程中最基本的原材料，这种材料为建筑工程提供稳定性、安全性，但是在脆断和抗折的层面还存在较大提升空间，这严重制约建筑工程施工整体质量的提升。所以，在铜尾矿配料中使用高铁硅酸盐水泥也具备同样需要克服的课题，才能真正意义上发挥其自身优势，弥补其缺陷。

1.3 抗渗透性不足

高铁硅酸盐水泥熟料在铜尾矿配料中的有效应用，能够将凸显其自身的优势。但是，在实际的施工与管理过程中，还是会出现很多的安全隐患，这也在一定的层面上抑制了其整体质量的提升。在长期的铜尾矿配料研究中，我们更进一步地了解其渗透能力比较强的现象，并深入分析原因，这也在一定的层面上抑制了现阶段铜尾矿配料质量的提升。

在矿渣高铁硅酸盐水泥的实际应用中，经常会出现一些渗漏的问题。为了保障建筑工程施工的安全性，减少其中不利因素，我们加强对高铁硅酸盐水泥熟料的选择，最大限度的发挥矿渣高铁硅酸盐水泥自身的价值与作用。

2 铜尾矿配料中使用的原材料以及试验方法

2.1 原材料的选择

在实际的铜尾矿配料工作中，应该积极地加强对原材料的选择。如果能保证原材料的整体使用质量，我们就能够为试验结果提供有效的保障。在实际工业原料的选择中，我们严格对石灰石、铜尾矿、粘土以及煤灰的筛选比例，保证每一种原材料中基本化学元素含量的特性，例如对于三氧化二铁的选择，应该保证其在石灰石中占比0.1%，在铜尾矿中占据16.07%、在黏土中占比6.24%、在煤灰中占比2.91%。在实验中，相关的实验设计人员也应该保证样品质量控制在200g左右的重量，并且将其放置在每120s振动一次的振动台设备中。将水滴均匀加入到后压片上，然后经过干燥、冷却。将其中详细的化学原料检测出来，这样就可确定铜尾矿配料原材料的含量[3]。

2.2 试剂的实验

纯化学试剂试验，主要是研究对纯化学药剂和尾矿配料的组分合理配制，有针对性的分析出其配料中基本性能的变化。在对工业原材料的配比时，分析出纯化学药剂和尾矿配料的基本性能与价值，进而为最终的高铁硅酸盐水泥熟料配比质量提升提供有效的参考和依据。

中间性工业化试验，是利用现代化科学技术，帮助与引导我们监测和管理不用试验方式的实验成效。特别是带粘土配料的六组分高硅方案和使用铜尾矿传统粘土施工的配料方案。这两种配制方案都能够在酸碱复杂的环境中，凸显优势，满足现阶段铜尾矿配料中高铁硅酸盐水泥的制备与性能提升。以铜尾矿为原料的水泥熟料制备如图2所示。

图2 以铜尾矿为原料的水泥熟料制备

3 铜尾矿配料中使用高铁硅酸盐水泥的制备与性能分析

3.1 矿物质的组成与优化

硅酸盐水泥熟料在实际的铜尾矿配料中，施工方式多样，可为我国现阶段的铜尾矿配料工作提供良好的实验渠道。这种硅酸盐水泥熟料是有复杂的多矿物质组成的，最终熟料强度与矿物质成分相关。由于不同铜尾矿自身组成元素不同，其最终的单矿物强度不同。长期的实验研究发现，不同的矿物质成分都有独特的利用价值，这可以激发这两种物质相互协作、相互促进的本质活性。技术人员为了能够通过高铁硅酸盐水泥的制备，完成最佳的铜尾矿配料比例，将水泥熟料的矿物质进行合理的划分，通过外加剂激发其自身的活性。

根据相关的数据信息调查显示，现阶段我国在铜尾矿配料施工中，相关的工作技术人员应该详细的掌握与了解水泥样品的数据信息。在深入实验研究后，也就能够更进一步地发挥水泥自身的性能，真正意义上的为其中矿物质的合理组成奠定基础，一般情况下都会将其排列成为CS+CS（Bogue法）>硅率>CS（Bogue法）>阿利特+贝利特>贝特利。这其中的每一种水泥熟料在铜尾矿中都有着独特性能和不同的活性。这也是现阶段应用广泛的一种计算和试验方式。加强对铜尾矿配料中使用高铁硅酸盐水泥进行持续深入研究，制备最优配料比，我们需要更进一步地了解其中基本矿物质组成元素和已经形成的晶体形态[4]。

3.2 热力程的调控

就现阶段的铜尾矿配料工作中，技术人员应该加强对其基本的热力程进行有效调节。根据现阶段研究工作中比较常见的方式，对其结构材料的组分与组成有一个更为精准地分析。除此之外，在这一试验研究的过程中，如果能够保证结构材料基元可以均匀分布在理想晶体的节点位置，那么其自身热力学稳定性将是最高。铜尾粉物料研磨的颗粒大小及分散情况，也会影响形成C-S-H凝胶的含量，其中的晶体键长短状态也会呈现交替出现的现象。在这样的热力程调控工作中，也能够更加清楚、准确地认识到其铜尾矿物料热力学能力在不断下降，熟料也在这一过程中逐渐地转变成为不定型的状态C-A-S-H和（N，C）-A-S-H，分散的程度与范围也是越来越大。所以，在结晶化学概念的实验，能够更进一步地认识到其自身晶体缺失带来的不利影响。超细铜尾粉（纳米级别）自身的活性较强，水化时温度不断升高，其内部高铁硅酸盐水泥熟料加速水化，保持稳定性，自动弥补铜尾矿粉的缺陷，最大限度上的满足其热力学基本状态与质量。特别是在熟料的燃烧与冷却，其中试样物质晶体也会随着温度的变化呈现出不同的状态，这也是铜尾矿配料比例多样的原因。

在常温环境下，不同晶体化学组成成分都是有一定区别，每一组组分数据信息的检测与监控都能够非常直接地影响到实验结果，也相应影响硅酸盐水泥熟料的使用效能与价值。尤其是在温度不断变化，其自身的晶体形状也会出现不同程度变化，本研究成果可为水泥生产过程中其自身热力程调控工作，提供了更为有效的引导与参考[5]。

3.3 掺杂改性

铜尾矿粉在实际的配料过程中，工作技术人员需具备较强的专业素质能力，目的就是为了能够保障高铁水泥硅酸盐配置最佳效果。由于在铜尾矿中存在一些杂质时，会导致熟料和其自身的水泥性能出现比较严重的问题，甚至会直接地制约其自身工作效能的提升。所以，在掺杂改性的工作过程中，对于水泥熟料的基本性能要把握清楚。首先，工作技术人员应该积极地改变铜尾矿配料过程中水泥熟料浆体的性质，这也包含其温度、湿度、粘度以及表面张力等因素。合理的把控其整体质量，为铜尾矿配料提供有效的方法和工艺。其次，我们也可以利用第一性原理，采用计算机现代化MD材料分子模拟技术手段，模拟水泥浆体固溶变化形态，最大限度上的改善其晶体、晶格的完整性能，这为水泥熟料中矿物质元素的利用提供科学依据。有研究人员借鉴混沌分形理论结合压汞测孔技术，直接测试评价了磷渣-水泥浆体材料孔隙的显微结构特征计算出了对应的分形维数[6]，这些方法可以参考研究铜尾矿粉-高铁硅酸盐水泥的微观晶体和晶格。

由于不同配合料的硅酸盐水泥自身基本性能不同，特别是钙硅比（Ca/Si）含量不同也会导致最终使用性能差别，这可为水泥熟料矿物质的水化活性改变提供参考。根据硅酸二钙的矿物质组成，可按照铜尾矿内部的不同组分，将其基本的晶核体进行有效的分解。在全新的母相成核中也很容易会发生交叉成核的现象。根据实验研究，分析了解到晶体缺失或者消失的原因，进而寻找更加有效的解决措施，改善铜尾矿配料工作中存在的问题。

3.4 铜尾矿配料的性能

由于铜尾矿中含有高达16%的三氧化二铁含量，这样也就在一定的层面上导致了我们在使用铜尾矿原料超过20%含量后，其中的三氧化二铁含量就能够很好的代替制备生料中的铁制原料。我们在实际的铜尾矿配料工作中，应该积极地减少生料在配制时使用石灰石以及硅质原料的用量。在对铜尾矿配料的工作中，也应该积极地将石灰石总体含量控制在60%~70%之间，并保证其内部的粘土含量在2%~5%之间。利用相对精准化学配料，化学实验人员也就能够更加全面地将铜尾矿的活性激发调控出来，为铜尾矿使用性能提升提供更为有效的帮助[7-9]。

4 结语

综上所述，在全球变暖的大背景下，节能减排工作也已经逐渐地成为我们势在必行的一种发展方向，政府部门积极地开展碳中和、碳达峰等工作，降低原料消耗等的活动，对于我国现阶段运用铜尾矿配制高铁硅酸盐水泥熟料发挥着重要的引导与促进作用。在实验与分析中，我们也能够精准认知铜尾矿配料中所含的基本元素，本文着重从高铁硅酸盐水泥熟料的制备与性能分析层面进行了详细的研究，而这一研究对于我国未来社会发展进程中的节能减排工作，有着积极的推动意义。