含硫渣的矽酸鹽水泥及其製造方法
2023-06-10 19:45:36 1
專利名稱：含硫渣的矽酸鹽水泥及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種矽酸鹽系列通用水泥，具體地說是一種矽酸鹽水泥及其製造方法。
矽酸鹽系列通用水泥類是建築性能比較優良的一類水泥，共分矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥、複合矽酸鹽水泥和磷渣矽酸鹽水泥等。其共同點均是由矽酸鹽水泥熟料、混合材料和適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料。其中混合材料包括有粒化高爐礦渣、粒化高爐鈦礦渣、粒化鉻鐵渣、火山灰質混合材料、粉煤灰、粒化電爐磷渣和石灰石等。根據混合材料的品種和摻加量的不同而劃分和確定了不同的矽酸鹽水泥品種。矽酸鹽水泥的混合材料摻加量為0-5%，普通矽酸鹽水泥的混合材料摻加量為6-15%，其他水泥的混合材料摻加量在15%以上，上限一般在50%之內，只有礦渣矽酸鹽水泥的混合材料摻加量上限達70%。混合材料一般以單一品種為主，取以相應名稱的矽酸鹽水泥。如以兩種或兩種以上的混合材料摻入，混合材料總摻量大於15%，不超過50%即為複合矽酸鹽水泥。
上述矽酸鹽系列水泥的製造方法是以石灰石、粘土、鐵礦石和煤為原燃料，經破碎、預均化和烘乾等預處理後，配料，粉磨成水泥生料，生料均化與儲存後送立窯或旋窯加煤煅燒製成矽酸鹽水泥熟料，熟料和石膏分別破碎後再與混合材料共同配料，經粉磨製成水泥，水泥再經均化與儲存，最後包裝，成品出廠。
矽酸鹽系列水泥中的混合材料是以降低水泥生產成本為目的而添加的。但是隨著混合材料摻加量的增加，水泥的強度降低較快，尤其是水泥的早期強度降低得更快。因而為使水泥標號達到要求，就必須增加熟料的用量，目前許多機立窯水泥廠生產的325＃水泥，其熟料用量高達60-70%，造成水泥成本高，經濟效益差。
另外在上述的矽酸鹽系列水泥的生產材料中，還存在一個對SO3的含量限定要求，即其含量在3.5%和4%以下。這是由於SO3可與水泥熟料中的鋁酸三鈣反應，生成水化硫鋁酸鈣[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O]，產生體積膨脹。如果SO3含量過高，則使水泥體積膨脹過大，造成建築物的損壞。因此在各類的水泥生產中均有不能加入含SO3高的物質做混合材料的限制性要求。
硫鐵礦渣是以硫鐵礦石為原料，在生產硫酸過程中排放出來的廢渣。硫鐵礦石在沸騰爐內經850-950℃的焙燒，放出制硫酸需要的SO2，同時排出大量的硫鐵礦渣。以河北某磷肥廠的硫鐵礦渣為例，其主要成份如下表表1
由上表可見，其中SO3含量較高，無法用做混合材料應用於水泥生產。而大量堆積無法處理的硫鐵礦渣又對土壤、氣侯和地下水源造成了嚴重的環境汙染，而成為一種公害。
本發明的目的就是提供一種以新的混合材料摻加的矽酸鹽水泥及其製造方法，以克服水泥早期強度低的問題，同時降低生產成本，提高經濟效益，並可廢物利用，治理環境汙染。
本發明是這樣實現的用含有沸騰爐硫鐵礦渣(以下簡稱硫渣)的混合材料與矽酸鹽水泥熟料和石膏磨細製成一種含硫渣的矽酸鹽水泥，其中硫渣佔混合材料總重量的1-100%。這種水泥的製造方法是按傳統工藝製造矽酸鹽水泥熟料，即原燃料經預處理後配料，粉磨成生料，生料均化與儲存後經加煤煅燒而成熟料，將熟料和石膏分別破碎後，再與含硫渣的混合材料配料，經粉磨即成水泥，混合材料中的硫渣先經脫硫處理後再參與熟料配料。
本發明的出發點在於，硫渣中含有大量的SiO2和Al2O3，這些成份能與矽酸鹽水泥熟料中的氧化鈣反應，生成水化矽酸鈣[CSH(B)]和水化鋁酸鈣[CA.aq]，從而具有膠凝性。經試驗表明，這種反應特性有利於水泥的早期強度的提高。而且硫渣中的SO3是以CaSO4形式存在，其與水泥熟料中的鋁酸三鈣反應，生成水化硫鋁酸鈣。控制適量的SO3，即控制了硫鋁酸鈣的生成量，可使水泥石的體積緻密，強度進一步增加。而硫渣經脫硫處理後，即可使水泥中SO3的含量控制在3.5%以下，從而既符合了水泥生產的標準要求，又促進了水泥早期強度的提高。此種混合材料的摻加可減少矽酸鹽水泥熟料的用量，降低了成本，提高了企業的經濟效益。下表是以礦渣、沸石和硫渣各30%的摻量(熟料67%、石膏3%)分別製成的水泥各齡期抗壓強度比試驗數據表2
由上表可見，摻硫渣的水泥各齡期的抗壓強度比最高，因此用硫渣做水泥中的混合材料，對提高水泥砂漿各齡期的強度均有促進作用。
硫渣做水泥混合材料具有很高的活性，用辛集磷肥廠的硫渣和辛集市水泥廠的矽酸鹽水泥熟料做水泥抗壓強度的試驗，3天的抗壓強度比為68.2%，7天的抗壓強度比為77.8%，28天的抗壓強度比為91.5%，水泥各齡期的抗壓強度比高於沸石和礦渣。用硫渣做水泥混合材配製的水泥，能提高水泥各齡期的強度，具有很好的抗滲性能。所制425號水泥的抗滲達0.5MPa，PH值達13，不腐蝕鋼筋。通過對硫渣進行化學分析和放射性檢測，結果表明硫渣對人體無害，因此用硫渣做水泥混合材料，所制水泥具有良好的性能。
硫渣放射性檢測結果見下表表3
檢測結果表明，放射性強度符合國家關於摻工業廢渣建築材料產品的放射性物質控制標準。
根據現有矽酸鹽系列水泥的標準規定，其以某種材質為主的混合材料中均可適量加入代替物，因而可加入少量比例的硫渣生產原名稱的系列矽酸鹽水泥。如果混合材料全部為硫渣或者混合材料中以硫渣為主加入少量其它品種的混合材，則可構成一個全新的矽酸鹽水泥品種一硫渣矽酸鹽水泥。因此在系列矽酸鹽水泥中，硫渣可佔混合材料總重量的1-100%。而且參照系列矽酸鹽水泥標準，含硫渣的混合材料在與矽酸鹽水泥熟料及石膏的配料中，所佔重量百分比可達1-70%。即在矽酸鹽水泥中混合材料佔1-5%，在普通矽酸鹽水泥中，混合材料佔6-15%，在其他品種矽酸鹽水泥中，混合材料佔15%以上到50%，在礦渣矽酸鹽水泥中，可佔重量百分比最高，為70%。相應地，矽酸鹽水泥熟料及石膏的重量百分比為25-97%和2-5%。
本發明由於使用含硫渣的混合材料製備水泥，即可提高水泥的各齡期抗壓強度，從而減少矽酸鹽水泥熟料用量，提高經濟效益;還開創了矽酸鹽水泥系列的新品種;同時利用硫渣，變廢為寶，改善了環境，治理了汙染，社會效益也十分顯著。經實際生產測試表明，用硫渣混合材料生產325＃、425＃和425R水泥，在保證水泥性能指標不變的情況下，每噸水泥的熟料用量比用礦渣和沸石的水泥中熟料用量降低10%，水泥噸成本降低29.12元，一個水泥廠按年產8萬噸水泥計，可降低成本232.96萬元。同時硫渣的噸成本比礦渣、沸石降低50元，一個省份按60萬噸硫渣用做水泥混合材料計算，可年節約3000萬元，經濟效益十分顯著。
實施例以硫渣矽酸鹽水泥為例，即混合材料為100%的沸騰爐硫鐵礦渣，用425＃、525＃和625＃矽酸鹽水泥熟料配入不同摻量的硫渣和適量的石膏，磨細可製成325＃、425＃、525＃和525R等系列產品。下面列表說明該系列產品的組份構成及性能參數測試結果表4
經由質檢部門檢測，上述產品均判定合格。
含硫渣的矽酸鹽水泥的製造方法與現有矽酸鹽系列通用水泥的製造方法相同，區別點是在混合材料與水泥熟料和石膏配料粉磨之前，對硫渣進行脫硫處理。具體幾種處理方法，第一種是將硫渣經沸騰爐二次回燒進行脫硫，即在沸騰爐焙燒硫鐵礦石的工藝條件基本不變的情況下，對硫渣進行二次回燒。經此處理，硫渣中的SO3含量可降到3%以下，由此即可做為水泥混合材料使用。第二種處理方法是將硫渣經沸騰爐轉筒烘乾機進行烘乾，硫渣在烘乾機內經加熱脫硫。烘乾機加熱溫度可與其正常加熱烘乾其他材料的溫度相同。第三種處理方法是將硫渣陳化，陳化期最好在一個月以上，以使SO3部分揮發，降低含量。對於含硫量高的硫渣，還可在制水泥過程中，減少硫渣的摻入量，以確保水泥中的SO3符合標準要求。
上述硫渣脫硫的方式均簡單易行，且第一、二種方式脫硫效果好，適於對大批量硫渣的及時處理，以滿足水泥生產的需要。
權利要求
1.一種含硫渣的矽酸鹽水泥，由矽酸鹽水泥熟料、混合材料和石膏磨細製成，其特徵在於混合材料中含有沸騰爐硫鐵礦渣(以下簡稱硫渣)。
2.根據權利要求1所述的水泥，其特徵在於硫渣佔混合材料總重量的1-100%。
3.根據權利要求2所述的水泥，其特徵在於矽酸鹽水泥熟料、混合材料和石膏三者的重量百分比為矽酸鹽水泥熟料 25-97%，混合材料 1-70%，石 膏 2-5%。
4.根據權利要求1所述的含硫渣矽酸鹽水泥的製造方法，原燃料經預處理後配料，粉磨成生料，生料均化與儲存後經加煤煅燒製成矽酸鹽水泥熟料，熟料和石膏分別破碎後，再與混合材料配料，經粉磨成水泥，其特徵在於混合材料中的硫渣先經脫硫處理，再參與配料。
5.根據權利要求4所述的水泥製造方法，其特徵在於硫渣是經沸騰爐二次回燒脫硫。
6.根據權利要求4所述的水泥製造方法，其特徵在於硫渣是經沸騰爐轉筒烘乾機烘乾脫硫。
全文摘要
本發明是一種矽酸鹽水泥及製法，該水泥是由矽酸鹽水泥熟料、石膏和含有沸騰爐硫鐵礦渣的混合材料混合磨細製成，其製造方法與傳統方法基本相同，區別僅在於對硫鐵礦渣先經脫硫處理，使SO
文檔編號C04B7/21GK1090260SQ9311985
公開日1994年8月3日 申請日期1993年12月4日 優先權日1993年12月4日
發明者鄭偉明 申請人:鄭偉明