引 言
  目前我国水泥年产量已经超过10亿吨，其中经1400℃以上高温烧制的水泥熟料约7亿吨。作为发展中国家，我国大规模基础设施建设和国民经济的发展对水泥的巨大需求仍将持续多年，水泥需求量巨大，而且在未来数十年甚至上百年内水泥仍将是不可替代的基础材料。但是，水泥的生产要消耗大量不可再生的资源和十分紧张的能源，并对环境造成极大的破坏：我国水泥生产年耗电超过800亿千瓦时，消耗的煤占煤总产量的10%，年消耗干粘土约1.7～2.0亿吨，排放CO2近7亿吨，排放CO2和COX等有害气体数百万吨。虽然我国已有35%左右水泥熟料由先进的窑外分解窑烧成，但熟料中C3S含量较低，为55～60%，熟料胶凝性不足，难以提高水泥中混合材料的使用数量，且有些水泥熟料中碱含量较高，致使水泥对工程的适应性降低。数量扩张型的水泥工业发展模式将使使我国能源、资源和环境不堪重负。此外现代建筑施工技术要求水泥的施工性更好、强度更高、耐腐蚀和耐久性好等性能，因此降低消耗、提高性能是水泥工业的发展方向。
  与此同时，我国每年排放出各类固态工业废弃物10多亿吨，很多地方废弃物堆积如山，造成极大的环境污染。其中很多废渣含有多种能促进熟料烧成的离子（氟、磷、硫、硐、铅、锌等），可以对水泥的烧成起到复合矿化的作用，但目前他们在工业化生产中对熟料烧成及性能的影响还缺乏系统深入地研究，致使废渣的有效利用率较低。虽然我国大部分水泥中掺加工业废渣，但很多水泥企业是将其作为混合材料，以降低生产成本为目的，废渣的使用是粗放式的，常常对水泥综合性能造成损害，水泥产品经常不符合相应的水泥标准，工业废渣在水泥中的利用量也受到了较大限制。环境保护迫切需要寻找对这些废弃物进行深加工、充分发挥其潜在活化性能的途径，使之作为促进高胶凝性水泥熟料低温烧成的复合矿化剂，提高水泥熟料的性能。而一般废渣中会含有多种微量元素，因此为了使水泥工业更有效地消化更多的工业废弃物，应广泛开展离子复合掺杂生产优质硅酸盐水泥熟料技术。
  作为优质硅酸盐水泥熟料，应该具有较高的强度并且碱含量要低，以拓宽其使用范围。提高水泥熟料胶凝性的有效途径之一是提高水泥熟料中C3S的含量，用较少量的高性能水泥熟料辅以具有性能调节作用的辅助性胶凝组分构成新的高性能低钙体系的水泥材料，以质量提高替代数量增长，提高其利用效率，有效降低资源和能源消耗，减少废气排放，减轻由于CO2、NOx等对环境的污染，降低熟料中碱含量的方法之一是用碱含量低的原料生产水泥熟料。但目前较高C3S含量熟料的烧成技术及其性能变化和工业控制技术的研究比较缺乏。因此，生产优质硅酸盐水泥熟料意义十分重大。
  多年来国内外一直致力于提高水泥性能和降低环境负荷的研究，包括水泥窑的变革、水泥熟料烧成工艺的技术改进、掺加工业废弃物作为水泥混合材料或混凝土掺合料。烧制熟料的水泥窑经历了几次重大发展，现在最先进的窑外分解窑已经使熟料烧成热耗接近于理论热耗，生产效率大大提高。七十年代以来，水泥材料的高强和早强化成为研究重点之一。为了提高水泥的强度尤其是早期强度，国际上采用的主要措施是提高水泥熟料矿物中的C3S含量和提高粉磨细度。这种高C3S含量的水泥熟料若无适当的掺杂离子参与反应烧成温度会较高，消耗大量能源，对环境造成极大的负担。我国自20世纪80年代以来在CaO-siO2-A12O3-Fe2O3体系中引入CaF2和CaS04作为复合矿化剂，对其作用机理进行了卓有成效的研究。这一理论在我国多数立窑水泥厂获得实际应用，可以降低熟料烧成温度100℃左右，降低热耗10%以上，同时提高生料的石灰饱和系数，降低熟料的游离氧化钙，使熟料的强度普遍得到提高。近年来国内外又有掺加其它杂质离子的研究，一定掺量范围内MgO可以降低液相出现的温度，促进CaO的吸收；过渡元素中CuO可以大大提高生料的易烧性，有研究认为ZnO可以促进熟料的烧成并能提高熟料的强度，也有研究认为ZnO只有含量很高时才能对熟料的烧成及性能有显著的影响，且熟料中引入Zn后有阻止凝结的作用，降低7～28d强度；pbO对熟料的烧成也有促进作用等。
  科技部在国有重点基础研究发展计划（973计划）中批准了“高性能水泥制备和应用的基础研究”项目，开展水泥和水泥基材料高性能化涉及的关键科学问题的研究，其中第一课题“高胶凝性水泥熟料矿物体系的研究”对离子掺杂对硅酸盐水泥熟料烧成的影响进行了相关研究。中国建筑材料科学研究院陈益民教授课题组认为传统的氟硫矿化剂仅在低温下矿化效果明显，而对于高C3S含量硅酸盐水泥熟料则需要寻求高温条件下效果明显的物质，这与硫的挥发性有关；一些元素和某些特定矿渣可以对高阿利特硅酸盐水泥熟料烧成过程中的液相或中间矿物产生影响，促进熟料形成，或在熟料最终矿物中固溶，引起熟料矿物晶格畸变，提高熟料活性；有些元素或矿渣对高温烧成会产生显著的促进作用，但这些物质对传统组成的水泥熟料并不一定表现出明显的矿化效果；单独掺加磷酸盐，和氟复合以及氟硫复合对熟料的易烧性均有很好的改善作用，但若仅使用磷和氟复合则有相反的作用，在生料中单独掺加P或者复合掺加F、P，均可大幅度提高熟料的强度；氟磷复合矿化对水泥熟料的烧成有很强的促进作用，可大幅度提高熟料强度，但不同化合物引入磷离子时，对改变C3S固溶体对称性的作用不同；磷在高C3S水泥熟料中主要是固溶进阿利特中，在中间相中较少；含氟磷的实验熟料中阿利特主要是R型和M3型的混合体，而普通工业熟料中阿利特则是M3型，说明氟磷使得阿利特的对称性得到了提高。南京工业大学沈晓冬教授课题组用质量分数1%的CuO作为生料煅烧的催化剂，在1450℃、保温30min条件下制得了游离钙含量低于1.0%而C3S含量为73.37%的高C3S硅酸盐水泥熟料；在该熟料中加入质量分数高达50%的粉煤灰及5%的石膏制得水泥，该水泥的性能符合强度等级为32.5级的粉煤灰水泥标准；掺杂对含C4A3S矿物高C3S硅酸盐水泥熟料的易烧性有一定影响，从动力学的研究发现P2O5会抑制CaCO3的分解，而CuO会促进CaCO3的分解，所以掺加CuO对水泥熟料易烧性的影响比P2O5效果好；单掺CuO比复掺等量的CuO效果好。另发现多种杂质离子和离子团在一定掺量范围内可提高熟料的活性，促进熟料的形式，浙江大学课题组对掺杂对高钙生料易烧性的影响进行了研究，发现在不同煅烧温度下各种离子对生料易烧性的影响程序有所不同；1300℃煅烧条件下外掺氧化物对高钙生料易烧性的改善作用排序为：CuO〉CO2O3〉ZnO〉Li2O〉Cr2O3〉PbO〉WO3〉ZrO2〉TiO2〉MnO2〉MgO〉P2O5〉BaO基准样，而在1400℃煅烧条件下，外掺氧化物对高钙生料易燃性改善作用的排序为：TiO2〉ZrO2〉WO3〉MnO2〉PbO〉CO2O3〉MgO〉基准样〉ZnO〉Cr2O3〉P2O5〉BaO〉CuO〉Li2O。北京工业大学课题组研究表明可以利用工业废渣制备高C3S含量水泥熟料，且磷渣有很好的改善生料的易烧性的作用；生料中磷渣存在一个合理掺量，掺加7%左右磷渣可以在低于正常烯烧温度下得到f-CaO含量少、结晶细小、晶粒数目多的熟料；磷渣对生料易烧性能的改善作用，主要是磷渣中CaSiO3的“晶核作用”，加快了在低于正常煅烧温度下的结晶速度。
  本课题受陕西秀山水泥有限公司的委托，进行利用铅锌尾矿代替粘土进行优质硅酸盐水泥熟料的生产的研究。秀山水泥有限公司地处陕西南部秦岭山系，粘土资源十分匮乏，之前的生产所需粘土均依托当地居民在其方圆数十公里范围内零星开采卖给公司来组织生产，成分变化波动大，且碱含量高。粘土资源匮乏的制约在该公司以前的立窑生产方式时尚且可以依靠当地居民的零星供给来满足，但是自该公司建成一条日产1200吨的窑外分解技术的生产线后，生产对粘土质原料需求与当地粘土资源匮乏的矛盾就难以调和，寻找合适的替代粘土措施成为该公司继续组织生产的当务之急。
  我国西部地区铅锌尾矿量大、分布广，排放时不仅占用大量农田，且其中的有害溶出物还会污染水源，但目前尚未大量应用，一般是作为废渣排放在堆场。虽然不同产地的铅锌尾矿化学组成不尽相同，但其中占很大比例的氧化物组分跟水泥原料的需求相近，且其中的某些微量组分对于水泥的煅烧还具有矿化或助熔作用，故考虑用于水泥熟料煅烧的原料是可行选择，只要在水泥厂合理运输半径内即可，因此利用该尾矿对国家环境保护和可持续发展战略有着重要影响。目前，铅锌尾矿在水泥工业中的应用主要是作为矿化剂在立窑上部分使用，由于立窑生产需要成球，而一般的尾矿尾于脊性材料，全部替代粘土成为技术上的不可能，因此仅作为矿化剂的用量十分有限，但实践结果表明具有较好的促进熟料烧成的作用。其中锌、镁以及铅等元素可以起到矿化剂和助熔剂的作用，提高生料易燃性，同时由于掺杂使某些熟料矿物水化活性得到增强，提高熟料强度。因此在窑外分解水泥生产线上采用铅锌尾矿全部替代粘土具有理论上和部分实践上的可行性。
  本成果在实验室试验和工业化回转窑生产中验证铅、锌等元素复合掺杂矿化的可行性，并开发出低碱优质硅酸盐水泥熟料的生产技术，实现了科研成果的产业化。
  1、原料化学全分析报告
  1.1来料统计
  一共来料两次，第一次十一种，第二次八种，列于表1-1
  表1-1来料情况统计

  1.2原料化学全分析
  表1-2是厂房提供的原料所作化学成分分析结果。作为钙质原料，一般要求CaO含量不低于45～48%，MgO不超过3.0%，碱含量不超过1.0%，燧石和石英的含量小于4.0%，从表中可见鱼洞峡石灰石和庙坡石灰石的CaO含量均较高，MgO含量和碱含量合适，但庙坡石灰石中Sio2含量较高，且以a-石英的形态存在，易磨性差，不适合作为生产水泥的原料来使用，所以选定鱼洞峡石灰石，但同时需要加入黏土质原料。为了便于配料，生产水泥时一般要求黏土质原料的硅率为2.5～3.5，铝率在1.5～3.0之间，同时碱含量小于4.0%；庙坡页岩、水泥厂页岩和硬页岩的硅率分别为1.63、2.57和2.63，铝率分别为2.64、2.33和2.17，水泥厂页岩和硬页岩比较合适，若选用庙坡页岩则一般需添加硅质校正原料；碱含量都符合要求，但庙坡页岩更低一些，可以用来配置低碱水泥生料，同时其Fe2O3含量较高，可以减少铁质校正原料的掺量。几种尾矿中SiO2含量均较高，Al2O3和Fe2O3含量有高有低，可以作为硅质校正原料跟页岩和石灰石合理搭配来配制水泥生料；同时炸水和银矿尾矿Fe2O3含量较高，适当配入可替代铁。煤矸石的应用基低热值为5049kJ/Kg，可以部分替代煤，同时其硅率为3.10，铝率为1.69，可以作为部分黏土质原料应用。铁质校正原料一般要求氧化铁含量大于40%，而铁矿石中氧化铁含量为58.59%，可以作为校正原料来使用。金砂尾矿化学成分主要是CaO、Sio2、Al2O3和Fe2O3组成，若用作水泥原料，可以部分代替石灰石、粘土质原料和铁质校正原料。

  表1-2陕西原料化学成分

  2、显微照片分析
  2.1煤矸石显微结构分析（略）
  2.2庙坡页岩显微结构分析（略）
  2.3后山页岩显微结构分析（略）
  2.4硬页岩显微结构分析（略）
  3、原料的XRD分析
  3.1煤矸石的XRD图谱（略）
  3.2页岩的XRD图谱（略）
  3.3粘土的XRD图谱（略）
  3.4铁矿石的XRD图谱（略）
  3.5金砂尾矿的XRD图谱（略）
  3.6厂提供熟料的XRD图谱（略）
  3.7石灰石的XRD图谱（略）
  3.8石膏的XRD图谱（略）
  3.9铅锌矿尾矿的XRD图谱（略）
  4、原料DSC-TG测试分析
  4.1煤矸石的DSC-TG分析（略）
  4.1页岩的DSC-TG分析（略）
  4.1粘土的DSC-TG分析（略）
  5、利用铅锌尾矿烧制水泥熟料的研究
  5.1利用铅锌尾矿烧制普通水泥熟料的研究
  5.1.1实验
  普通水泥熟料选定11个配比，见表5-1和表5-2，其中碱含量均少于0.6%。将按各组配料方案配制所得生料混合均匀，磨细至全部通过0.080mm筛，然后加入20%水拌和，压制成φ13×13、质量约3.6g的试块，于110℃烘干，将高温炉升至900℃后把生料试块放入炉内，保温30min，继续升温至设定温度后保温30min出炉。出炉熟料自然冷却至定温，然后测定熟料游离氧化钙含量，并对熟料进行X射线衍射分析（XRD）确定矿物组成。
  水泥生料易烧性，理论上指生料组分是否容易转变成水泥熟料相物质，而实际评价通常用生料按一定制度煅烧后，测定熟料中f—CaO的含量来衡量。水泥熟料中游离氧化钙低于1.0%时，一般认为熟料已经烧成。

  表5-1 普通水泥熟料配料方案（一）

  表5-2 普通水泥熟料配料方案（二）

  5.1.2分析与讨论
  5.1.2.1游离氧化钙含量
  煅烧所得熟料进行游离氧化钙含量测试，结果如表5-3和图5-1。

  表5-3 各温度煅烧所得普通水泥熟料f-CaO含量

  图5-1 各温度煅烧所得普通水泥熟料f-CaO含量(略）
  图5-1和表5-3是普通水泥各配料方案所得熟料f-CaO含量随煅烧温度变化的关系。对于P系列，由图可见：1350℃和1400℃以及1450℃的试验结果在变化趋势上基本显示出一致的规律。在1350℃下P3、P5和P6方案f-CaO含量较多，均在5.0%左右，而P1、P2和P4方案f-CaO含量较少，均少于4.0%，熟料均未烧成。在1400℃下，P1方案f-CaO含量较少，为1.06%，熟料已经烧成；而P2、P3、P4和P5方案f-CaO含量均在2.0%左右，P6方案f-CaO含量较多，接近4.0%，未烧成。鉴于以上情况，进一步将P3、P5和P6方案在1450℃下煅烧然后测f-CaO含量，所得数据显示此时此三方案f-CaO含量均少于1.0%，熟料已经烧成。
  对于X系列，由图可见：1400℃、1450℃的试验所得熟料游离钙数量较高，且1500℃所得游离钙数量仍很高，但单从率值上看所设计配料方案并非很难烧，不应该出现这种情况，推断可能是其中某种原料中含有有利于熟料烧成的组分。于是重新设计实验配料方案，如表5-4，详细配比见附表12～15。

  表5-4设计普通水泥配料方案及1450℃煅烧所得游离钙测定值

  在1450℃下煅烧，结果显示只要原料中掺入柞水尾矿，所测游离钙就会很高，而相似配比的镇安尾矿配料游离钙结果则少得多，而且各配比率值并不高，说明柞水尾矿中有不利于熟料煅烧的元素，而且其全分析的结果也显示所测各组分总和较低，有较多未知组分，很可能在其中有某些元素会妨碍阿利特的生成。但具体是何种元素，因ICP测试结果未出，现在无法确定。而镇安尾矿则无这种情况。所以下一步的试验中只用镇安尾矿，不再使用炸水尾矿。重新设计配比如表5-5和5-6，详细配比见附表16～19，所有配比中C3S含量均高于65%，并尽量保证尾矿的掺量已达最大可能值。

  表5-5渔洞峡石灰石配制普通硅酸盐水泥熟料配比

  表5-6庙坡石灰石配制普通硅酸盐水泥熟料配比

  注：除铅锌尾矿和铁矿石均用第二次来料外，其余原料Z1和Z2用的是第一次来料，Z3和Z4用的是第二次来料。
  不同温度下煅烧所得熟料游离氧化钙含量见表5-7和图5-2。

  表5-7普通硅酸盐水泥煅烧所得熟料f-CaO含量

  图5-2 普通硅酸盐水泥煅烧所得熟料f-CaO含量（略）
  从表5-7和图5-2可以看出，所配生料在不同温度煅烧所得熟料游离氧化钙含量在变化趋势上基本显示出一致的规律，其中Z3和Z4的易烧性较好，在1450℃下煅烧Z3和Z4方案f-CaO含量低于1.0%，熟料已经烧成，而其余两方案f-CaO含量也在1.0～1.5%之间。当煅烧温度升至1500℃时，各配料方案游离氧化钙含量均少于1.0%，熟料均已烧成。
  5.1.2.2水泥熟料的XRD测试分析（略）
  5.1.2.3水泥熟料的岩相分析（略）
  5.1.3铅锌尾矿烧制普通水泥评述
  1）利用页岩和镇安铅锌尾矿可以配制易烧性较好的普通水泥生料，但柞水尾矿中可能有不利于熟料烧成的元素导致易烧性较差。
  2）对于P系列普通水泥配料方案，各配比生料易烧性均较好，1450℃下可烧成，铝率的增大有利于熟料的烧成，其中P4熟料中A矿约为20～30um，B矿表面光滑，黑色中间相呈点滴状分布，在此组配比中P1方案易烧性最好，具体配比见表5-8。
  3）对于X系列普通水泥配料方案，采用柞水尾矿配料的方案易烧性均较差，推测可能其中含有有利于烧成的元素。采用镇安铅锌尾矿的X7和X8易烧性较好，1450℃下可烧成，具体配比见表5-8。
  4）对于Z系列普通水泥配料方案，硅率设计高于3.2的方案易烧性较差，而硅率适中的Z1,Z3和Z4易烧性较好，具体配比见表5-8。
  5）所得熟料碱含量均低于0.6%，比之前用粘土生产的熟料低，使水泥对工程的适应性更强。

  表5-8 普通水泥易烧性较好的配比

  5.2利用铅锌尾矿烧制高阿利特水泥熟料的研究
  5.2.1实验
  高阿利特熟料指的是C3S含量大于70%的熟料，该熟料选定两个系列共18个配比，碱含量均设计低于0.6%，见表5-9和表5-10。

  表5-9 高Alite水泥熟料配料方案（采用渔洞峡石灰石）

  表5-10 高阿利特水泥熟料配料方案（采用庙坡石灰石）

  将按各组配料方案配制所得生料混合均匀，磨细至全部通过0.080mm筛，然后加入20%水拌和，压制成φ13×13、质量约3.6g的试块，于110℃烘干。将高温炉升至900℃后把生料试快放入炉内，保温30min，继续升温至设定温度后保温30min出炉。出炉熟料自然冷却至室温，然后测定熟料游离氧化钙含量，及对熟料进行X射线衍射发析（XRD）确定矿物组成。
  5.2.2分析与讨论
  5.2.2.1游离氧化钙含量

  表5-11 高Alite水泥熟料试样f-CaO测定结果

  图5-9 Y系列高Alite水泥熟料试样f-CaO测定结果（略）
  图5-10 M系列高Alite水泥熟料试样f-CaO测定结果（略）
  表5-11和图5-9是渔洞峡石灰石与镇安铅锌尾矿配得高Alite水泥各配料方案所得熟料f-CaO含量随煅烧温度变化的关系。由图可见：1350℃煅烧所得熟料f-CaO含量均较高，基本随KH值的增加而增加，当KH值小于0.99时，相同硅率下首先随铝率的增加而升高，而后下降，大于0.99时，相同硅率下首先随铝率的增加而下降，而后升高；1400℃、1450和1500℃所得结果在变化趋势上基本显示出一致的规律，随石灰饱和系数和铝率的升高生料易烧性变差。1500℃时除试样YB3和YC3外所有试样含量均小于1%。
  表5-11和图5-10是庙坡石灰石与镇安铅锌尾矿配得高Alite水泥各配料方案所得熟料f-CaO含量随煅烧温度变化的关系。可见石灰石配料各温度煅烧所得熟料f-CaO含量基本也是随石灰饱和系数和铝率的增加而增加。但当煅烧温度为1400℃～1500℃，MB和MC系列所得熟料f-CaO含量先随侣率的增加而增加，然后降低，可能是因为在高KH的情况下，低IM会降低液相的粘度，而高IM会提高液相的数量，在高温条件下液相的粘度和液相量多少均成为反应的控制因素，两种情况都可以有力地促进阿利特矿物的形成。但总得来说，与渔洞峡石灰石比较，庙坡石灰石所配生料的易烧性较差。
  5.2.2.2水泥熟料的XRD测试分析（略）
  5.2.2.3水泥熟料的岩相分析（略）
  5.2.3铅锌尾矿烧制高阿利特水泥熟料评述
  从以上分析可以得出如下结论：
  1）对于渔洞峡石灰石配料的生料在1350℃的易烧性，基本随石灰饱和系数的增加而降低。当KH＜0.99时，铝率对生料易烧性影响较大，可以稍高；当KH较高时，铝率不宜过大。生料在1400℃和1450℃煅烧时，随铝率的升高易烧性变差。较好的1500℃煅烧后C3S含量高于70%的配比有YB1、YC1和YC2，具体配比见表5-12。
  2）庙坡石灰石与镇安铅锌尾矿各配料方案所得熟料f-CaO含量基本随饱和系数的增加而增加。MA系列基本随铝率的增加易烧性普差；MB和MC系列所得熟料f-CaO含量当煅烧温度为1350℃时随铝率的增大而增加，但煅烧温度为1400℃～1500℃时，所得熟料的f-CaO含量先随铝率的增加而增加，然后降低。
  3）铅锌尾矿中铅、锌、等元素的存在可以促进熟料矿物的形成，使A矿发育良好。

  表5-12 易烧性较好的高阿利特水泥配比

  5.3小结
  综上所述，采用渔洞峡石灰石和庙坡石灰石，与粉页岩、铅锌尾矿和铁矿石配料可以烧制优质硅酸盐泥熟料。并可得出如下结论：
  (1)采用镇安铅锌尾矿跟庙坡或渔洞峡石灰石、粉页岩和铁矿石进行配料可以烧制出合格的普通硅酸盐水泥熟料，且易烧性较好，1450℃下即可烧成，A矿发育良好。其中比较理想的配比有P1，X7，X8，Z1，Z3，Z4，具体见表5-13。
  (2)采用镇安铅锌尾矿跟渔洞峡石灰石、粉页岩和铁矿石进行配料在1500℃下可以烧制出高阿利特硅酸盐水泥熟料，其中较好的配比是YB1、YC1和YC2，具体见表5-13。
  (3)铅锌尾矿中的铅锌等微量元素可以促进熟料的烧成。
  (4)熟料中碱含量均低于0.6%，可以提高水泥的耐久性。

  表5-13 易烧性较好的配比

  6、回转窑试验
  在实验室试验的基础上，于2005年8月下旬进行了回转窑生产试验，由于当时恰逢雨季，铅锌尾矿也未事先晾晒，使原料含水率太高，而生料磨不具备烘干功能，导致物料湿度太大生料磨产量下降，不能满足正常生产的需要。虽然如此，在试验的七天时间里累计生产熟料9100吨，共消耗铅锌尾矿2184吨，熟料中加3.5%的石膏28d抗压强度平均值由之前的50MPa提高为52.8MPa。铅锌尾矿取代粘土前后的配比及熟料的性质见表6-1和表6-2，显示使用铅锌尾矿以后各龄期强度均有所提高，碱含量下降，所检性能符合国家标准要求。

  表6-1 试验之前及期间几个不同时间
  的配比及所得熟料f-GaO和C3S的含量

  表6-2 试验之前及期间几个不同时间所得熟料物理力学性能

  经初步试验以后表明，在没有烘干设备的条件下完全用铅锌尾矿代替粘土容易由于生料含水量过高及易磨性下降而导致生料磨产量下降，不能保证生产的连续性，虽然如此，仍然生产出了低碱优质硅酸盐水泥熟料，在试验的7天时间里累计生产熟料9100吨，共消耗铅锌尾矿近2000吨，熟料的28d平均坑压强度由之前的50MPa增加到52.8MPa。熟料碱含量（以Na2O+0.658K2O计）由之前的0.9%下降以0.58%，熟料中的f-CaO可以稳定控制在1.5%以下。铅锌尾矿代替粘土生产低碱硅酸盐水泥熟料已经初见成效。
  为了使生产顺利进行，进一步提高熟料质量，必须解决尾矿烘干问题。随后引进一台立式烘干机，专用于铅锌尾矿的烘干。在烘干系统建造过程中，公司于2005年11～12月份，将铅锌尾矿与干粘土按1:1的比例预先进行混合使用，同样获得十分满意的结果。2006年元月烘干系统已经正常运行，尾矿含水率可以下降到一个比较合格的程度，用铅锌尾矿全部取代粘土的工艺条件已经具备。从2006年元月3日起正式使用尾矿全部取代粘土的工艺条件已经具备。从2006年元月3日起正式使用尾矿全部取代粘土生产低碱优质的硅酸盐水泥的工业化生产，窑运转正常，熟料性能良好，熟料的28d抗压强度平均达58.6MPa，部分强度达到62MPa，并且窑产量出原来的1200吨/天提高到1350吨/天。熟料的碱含量稳定在0.48～0.58之间，f-CaO稳定在1.2%以下。目前公司φ3.2×50新型干法窑生产能力已达到1420吨/天。
  从2006年2月份起，该熟料与铅锌尾矿为主体的混合材一起生产普通水泥与复合水泥，正式投入工业化大生产。2006年2～4月份的综合统计表明：水泥中熟料平均掺入量为64%，掺加10%的铅锌尾矿粉，22.5%铅锌尾矿粘土砖（铅锌尾矿占75%），石膏的掺量为3.5%，水泥各项指标均达到国家标准。

  表6-3 使用铅锌尾矿前后熟料强度对比表

  7、结论与展望
  7.1结论
  铅锌尾矿作为铅锌矿浮选后的废渣，大部分是以尾矿坝内堆积的方式处理，其中的重金属元素会溶出或渗入地下水污染水源，给环境带来污染。经分析发现其组分与生产水泥的原料相近，可以作为水泥生产的硅质原料使用，且其中的铅、锌等微量元素可以对熟料的烧成起到助熔或矿化作用，而且与粘土相比其碱含量较低，这样生产出的熟料的碱含量也会较低，从而提高了熟料对各种工程的适应性。经实验室试验和工业回转窑生产试验，得出如下结论：
  (1)利用镇安铅锌尾矿可以在实验室和回转窑上生产出低碱优质硅酸盐水泥熟料，但柞水铅锌尾矿不利于熟料的烧成，具体原因有待深入研究。
  (2)采用镇安铅锌尾矿跟庙坡或渔洞峡石灰石、粉页岩和铁矿石进行配料在1450℃即可烧制出合格的硅酸盐水泥熟料，易烧性较好。
  (3)采用镇安铅锌尾矿跟渔洞峡石灰石、粉页岩和铁矿石进行配料可以烧制出C3S含量超过70%的高阿利特硅酸盐水泥熟料，烧成温度为1500℃。
  (4)利用镇安铅锌尾矿在工业回转窑正常煅烧制度下可以制得性能优异的低碱硅酸盐水泥熟料，熟料的28d抗压强度平均达58.6MPa，部分强度达到62MPa，碱含量稳定在0.48～0.58之间，f-CaO稳定在1.2%以下。
  (5)利用镇安铅锌尾矿烧制出的熟料碱含量低于0.6%，比之前利用粘土生产的熟料碱含量要低，耐久性更好。
  7.2展望
  经过实验室试验和工业化试生产证明利用铅锌尾矿可以生产出性能优良的硅酸盐水泥熟料，这为有效利用铅锌尾矿生产水泥熟料奠定了理论和实践基础，为973项目科研成果的产业化迈出了第一步。基于以上研究成果，今后将致力于以下研究方向：
  (1)进一步研究水泥熟料矿相匹配关系，确定复合掺杂高钙硅酸盐水泥熟料的烧成动力学过程和相结构变化过程，确定矿物相结构和胶凝性之间的相关性。
  (2)研究工业化生产过程中整个烧成工艺系统各个环节的相互配合，原料、生料、烧成过程空气量及其分布、煤质和冷却对熟料形成速度、阿利特相的结构、熟料烧成中液相粘度的影响规律，对熟料产量和熟料性能的影响及控制措施。