複合工業廢渣礦化劑水泥熟料及其製備方法
2023-06-10 19:31:11
專利名稱：：複合工業廢渣礦化劑水泥熟料及其製備方法
技術領域：
：本發明屬於建築材料類，提供一種利用複合工業廢渣礦化劑製備的水泥熟料，以及這種複合工業廢渣礦化劑水泥熟料的方法。
背景技術：
：在水泥的生產工藝中，要在水泥生料中加入適量礦化劑，再經煅燒製成水泥熟料。目前，水泥製造企業大多採用傳統的氟疏礦化劑，主要組成為螢石和石膏。然而，這種礦化劑存在突出的問題，主要表現為因螢石資源有限、價格較高導致水泥生產成本價格較高；螢石中的氟離子在水泥生料煅燒過程中揮發會造成大氣汙染，同時會腐蝕設備。此外，若^f吏用不當，此類礦化劑容易造成水泥凝結時間異常，影響水泥質量。眾所周知，在水泥生料中摻加某些工業廢渣能改善水泥生料的易燒性，起到一定的礦化作用，同時會提高水泥熟料的強度和其它性能。近年來，人們通過大量的科學試驗，對水泥工業廢渣礦化劑進行不斷改進，並研製出性能各異的水泥礦化劑。現有的水泥工業廢渣礦化劑的主要缺陷在於功能單一，綜合效能差。為了滿足水泥技術發展的需要，利用來源豐富的工業廢渣為主要原料開發出一種質優價廉的複合工業廢渣礦化劑，其摻加在水泥生料中可以改善生料的易燒性，降低水泥生料煅燒過程中液相出現的溫度，增加液相量，加快生料顆粒間的固相反應速度，縮短熟料燒成時間，從而達到降低生產成本，改善水泥熟料質量，提高水泥產量，保護環境和節約能源的目的。這是本領域技術人員的重要研究課題。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術中的水泥礦化劑功能單一，綜合效能差的缺點，提供一種利用複合工業廢渣礦化劑製備的水泥熟料，以及這種複合工業廢渣礦化劑水泥熟料的方法。本發明的複合工業廢渣礦化劑，可以改善生料的易燒性，降低水泥生料煅燒過程中液相出現的溫度，增加液相量，加快生料顆粒間的固相反應速度，縮短熟料燒成時間^人而達到降低生產成本，改善水泥熟料質量，提高水泥產量，保護環境和節約能源的目的。完成上述發明任務的方案是，一種複合工業廢渣礦化劑水泥熟料，所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中糹參入的重量百分比為5~20%;其特徵在於，該水泥熟料的原料由金屬渣與無機非金屬渣組成，其重量百分比為金屬渣50~80%、無機非金屬渣20~50%;其中，所述的金屬渣的重量份組成是鋼渣25~45鋇渣15~40鉻渣15~35鋅渣銅渣鴒渣所述的無機非金屬渣的重量份組成是硫酸渣25~45硫鐵礦渣2540石奔石膏渣煤渣煤幵石渣稀土渣'15451010。優化方案中，所述水泥熟料的原料由金屬渣與無機非金屬渣組成，其重量百分比為金屬渣60~70%、無機非金屬渣30~40%。其中，所述的金屬渣的重量份組成是鋼渣鋇渣鉻渣鋅渣銅渣鴒渣所述的無機非金屬渣的重量份組成是:硫酸渣硫鐵礦渣磷石膏渣煤渣煤石f石渣稀土渣3540202520~255~105105~10;25~4525405~155~155105~10。完成本申請第2個發明任務的方案是，一種利用複合工業廢渣礦化劑製備水泥熟料的方法，其特徵在於所述的複合工業廢渣礦化劑由金屬渣(鋼渣、鋇渣、鉻渣、鋅渣、銅渣和鴒渣的複合物)、無機非金屬渣(硫酸渣、硫鐵礦渣、煤渣、煤石f石渣、磷石膏渣和稀土渣的複合物)組成；其特徵在於，步驟如下，(1).將金屬渣按配比混合併粉磨至400500m々kg的細粉；(2).將無機非金屬渣按配比混合併粉磨至300400m"kg的細粉；(3).將金屬渣細粉和無機非金屬渣細粉按重量比例配合，並混均勻，成為熟料細粉；(4).將步驟U)得到的熟料細粉活化；(5).將步驟(4)活化後的熟料細粉，用配料秤配入水泥生料。所述的金屬渣由以下原料重量份配比組成鋼渣2545鋇渣15~40鉻渣1535鋅漆5~30銅渣5~15鴒渣510所述的無機非金屬渣由以下原料重量份配比組成碌u酸渣25~45硫鐵礦渣25~40磷石膏渣5~15煤渣5~15煤研石渣5~10稀土渣5~10。本發明與
背景技術：
相比有如下優點本發明採用的鋼渣、硫酸渣和硫鐵礦渣中含有的含鐵低熔點礦物組分，與一定量的MgO、MnO共存，其熔點比其它鐵質原料低，具有礦化作用。既有利於降低水泥生料煅燒過程中液相出現的溫度，也可以增加液相量。因而，能改善生料的易燒性，有助於CsS的形成及晶種的發育成長。本發明採用的鋇渣中含有的鋇組分能活化熟料礦物，提高水泥熟料的強度。本發明採用的鉻渣含有的鉻組分和鴒渣中含有的鵠組分在水泥生料的高溫煅燒過程中以金屬離子形態固溶到水泥熟料的礦物中，成為矽酸鹽水泥熟料礦物中的一種晶格組分，具備"誘導結晶"功負巨，顯著改善生料的易燒性，降低燒成溫度，拓寬燒成範圍，提高熟料的活性。本發明採用的鋅渣中含有的鋅組分在水泥燒制過程中起到助熔作用，使液相出現的溫度降低，液相量增加，液相粘度降低，離子在液相中擴散的速度加快，加快QS的形成，從而是熟料質量有較大的改善，故有增產、降低煤耗，提高熟料質量的作用。本發明採用的銅渣中含有的銅組分能降低水泥生料煅燒過程中液相出現的溫度。本發明採用的煤渣主要是幫助燃燒，促使高溫熔融，降低煤耗，改善生料易燒性，提高成熟率，有利於礦物的形成。本發明採用的煤研石渣在高溫下脫水形成具有水硬性的脫水相，其水化快，對提高水泥熟料的早期強度起重要作用。本發明採用的磷石膏渣中含有的P205既是一種礦化劑，又是卩C2S的晶格穩定劑，它能夠阻止卩C2S於675。c下向yC2S轉化，降低了出窯熟料的分化率。本發明採用的稀土渣可固溶於中間相，改善熟料的內部性質，優化高溫熟料的液相性質和巖相結構，有利於熟料中相關礦物的發育，提高熟料的早期強度。本發明採用的金屬渣(鋼渣、鋇渣、鉻渣、鋅渣、銅渣和鴒渣的複合物)和無機非金屬渣(-克酸渣、錄4失礦渣、煤渣、煤野石渣、磷石膏渣和稀土渣的複合物)的複合工業廢渣具有礦化作用，降低了物料燃燒中液相的形成溫度及粘度。本發明適用於水泥生產過程中，利用來源豐富的工業廢渣為主要原料為水泥行業提供了一種質優價廉的複合工業廢渣礦化劑及其生產方法，將熟料礦物的活化與煅燒過程的礦化作用融為一體，產生複合效應。因而，既能明顯改善水泥生料的易燒性，P爭低燒成溫度，節約能源，保護環境，又能改善水泥熟料的質量，並顯著提高水泥熟料的產量。具體實施例方式下面結合實例對本發明作進一步的論述，^旦實施例不應視/f乍對本發明4又利的限定。實施例1按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為50%、無機非金屬渣為50%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為20%。金屬渣(以金屬渣總量為100°/。計)的具體組分及重量份用量是鋼渣45、鋇渣15、鉻渣15、鋅渣IO、銅渣10、鴒渣5。無機非金屬渣(以無機非金屬渣總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣25、硫鐵礦渣40、磷石膏渣15、煤渣IO、煤幵石渣5、稀土渣5。實施例2按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為50%、無機非金屬渣為50%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為20%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣25、ii鋇渣15、4各渣20、鋅渣25、銅渣10、鴒渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣25、硫鐵礦渣25、磷石膏渣15、煤渣15、煤石幹石渣10、稀土渣10。實施例3按重量份計，複合工業廢法礦化劑的組分及用量是金屬渣為55%、無機非金屬渣為45%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為15%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣40、鋇渣20、鉻渣20、鋅渣5、銅渣5、鴒渣IO。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣30、硫鐵礦渣35、磷石膏渣10、煤渣15、煤稈石渣5、稀土渣5。實施例4按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為60°/。、無機非金屬渣為40%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為15%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣25、鋇渣15、鉻渣15、鋅渣30、銅渣10、鴒渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣30、硫鐵礦渣40、磷石膏渣15、煤渣5、煤研石渣5、稀土渣5。實施例5按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為60%、無機非金屬渣為40%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為15°/。。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣35、鋇渣25、鉻渣25、鋅渣5、銅渣5、鴒渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣35、硫鐵礦渣30、磷石膏渣5、煤渣10、煤石f石渣10、稀土渣IO。實施例6按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為65%、無機非金屬渣為35°/。。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為15%。金屬渣(以總量為100°/。計)的具體組分及用量是鋼渣25、鋇渣15、鉻渣15、鋅渣30、銅渣10、鴒渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣35、硫鐵礦渣35、磷石膏渣IO、煤渣10、煤石f石渣5、稀土渣5。實施例7按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為65%、無機非金屬渣為35%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為10%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣30、鋇渣30、鉻渣20、鋅渣5、銅渣5、鎢渣10。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣35、硫鐵礦渣40、磷石膏渣5、煤渣5、煤石於石渣IO、稀土渣5。實施例8按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為70%、無機非金屬渣為30%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為10%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣30、鋇渣15、鉻渣35、鋅渣5、銅渣5、鎢渣IO。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣40、硫鐵礦渣25、磷石膏渣15、煤渣5、13煤石亍石渣5、稀土渣IO。實施例9按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為70%、無機非金屬渣為30%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為10%。金屬渣(以總量為100°/。計)的具體組分及用量是鋼渣25、鋇渣35、鉻渣15、鋅渣10、銅渣10、鎢渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是石克酸渣40、發u4失礦渣30、磷石膏渣15、煤渣5、煤石f石渣5、稀土渣5。實施例10按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為75%、無機非金屬渣為25%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為10%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣25、鋇渣15、鉻渣30、鋅渣20、銅渣5、鎢渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣40、硫鐵礦渣35、磷石膏渣5、煤渣5、煤幵石渣5、稀土渣IO。實施例11按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為80%、無機非金屬渣為20%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中4參入的重量百分比為5%。金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是鋼渣25、鋇渣40、4各渣15、鋅渣5、銅渣5、鎢渣10。無4幾非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣45、硫鐵礦渣25、磷石膏渣10、煤渣10、煤石f石渣5、稀土渣5。實施例12按重量份計，複合工業廢渣礦化劑的組分及用量是金屬渣為80%、無機非金屬渣為20%。所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為5%。金屬渣(以總量為100°/。計)的具體組分及用量是鋼渣35、鋇渣15、鉻渣15、鋅渣15、銅渣15、鴒渣5。無機非金屬渣(以總量為100%計)的具體組分及用量是硫酸渣45、硫鐵礦渣30、磷石膏渣5、煤渣5、煤研石渣IO、稀土渣5。上述實施例生產方法，均與本發明所述的方法相同。首先將金屬渣按配比混合併粉磨至400500m2/kg的細粉，然後將無機非金屬渣按配比混合併粉磨至300400m2/kg的細粉的細粉，最後在水泥生料配料之前，預先將金屬渣和無機非金屬渣製備的複合工業廢渣礦化劑按重量比例配合，並混均勻和活^f匕後，再用配剩4乎配入。將以實施例112所述的複合工業廢渣礦化劑，代替螢石石膏、鐵粉製成的全黑生料(參比樣)，於02x8m機立窯生產線，燒制水泥熟料，對比結果如下表1水泥熟料的物理化學性能實施例抗壓強度,MPa抗折強度，MPa凝結時間(時分)比表面積，m2/kgFCaO%3天28天3天28天初凝終凝參比樣26.852.65.78.04:156:1030033127.958.05.98.43:505:503102.1229.858.56.28.63:204:503151.6329.257.16.18,53:405:203051.5430.659.15.88.33:104:303251.315tableseeoriginaldocumentpage16這說明，相對於參比樣水泥，摻有複合工業廢渣礦化劑所生產的水泥，其3天抗壓強度提高了1.13.0MPa，相當於增長了411%;其28天抗壓強度提高了0.26.5MPa,相當於增長了912%。其3天抗折強度提高了0.卜0.9MPa,相當於增長了2~11%;其28天抗折強度提高了0.10.8MPa，相當於增長了1~10%。其比表面積提高了5~55m2/kg，相當於增加了5~18%。所生產的水泥安定性均合格，游離氧化鈣含量減少了1.22.3%,相當於降低了36~70%。本發明適用於不同品種水泥的生產過程，利用來源豐富的工業廢渣為主要原料為水泥行業提供了一種質優價廉的複合工業廢渣礦化劑及其生產方法。它可以增加水泥產量，提高7jC泥強度，降低生產成本，節約資源，保護環境。權利要求1.一種複合工業廢渣礦化劑水泥熟料，所述的複合工業廢渣礦化劑在水泥生料中摻入的重量百分比為5～20％；其特徵在於，該水泥熟料的原料由金屬渣與無機非金屬渣組成，其重量百分比為金屬渣50～80％、無機非金屬渣20～50％；其中，所述的金屬渣的重量份組成是鋼渣25～45鋇渣15～40鉻渣15～35鋅渣5～30銅渣5～15鎢渣5～10；所述的無機非金屬渣的重量份組成是硫酸渣25～45硫鐵礦渣25～40磷石膏渣5～15煤渣5～15煤矸石渣5～10稀土渣5～10。2、根據權利要求1所述的複合工業廢渣礦化劑水泥熟料，其特徵在於:所述金屬渣與無機非金屬渣的重量百分比為金屬渣60~70%、無機非金屬漆3040%。3、根據權利要求1或2所述的複合工業廢渣礦化劑水泥熟料，其特徵在於，所述的金屬渣的重量份組成是鋼渣3540鋇渣20~25鉻渣2025鋅渣5~10銅渣5~10鴒渣5~10;所述的無機非金屬渣的重量份組成是石危酸渣2545疏鐵礦渣25~40石壽石膏渣5~15煤渣515煤幵石渣510稀土渣510。4、一種權利要求1所述的複合工業廢渣礦化劑水泥熟料的製備方法，其特徵在於，該水泥熟料的原料由金屬渣與無機非金屬渣組成，其重量百分比為金屬渣50~80%、無機非金屬渣20-50%;其中，所述的金屬渣由以下原料重量份配比組成鋼渣2545鋇渣15~40鉻渣鋅渣銅渣鵠渣1535304510所述的無機非金屬渣由以下原料重量份配比組成:硫酸渣硫鐵礦渣磷石膏渣煤渣煤幵石渣稀土渣25~4525~405~155155~105~10;製備步驟如下，(1).將金屬渣按配比混合併粉磨至400500m々kg的細粉；(2).將無機非金屬渣按配比混合併粉磨至300400m々kg的細粉；(3).將金屬渣細粉和無機非金屬渣細粉按重量比例配合，並混均勻，成為熟料細粉；(4).將步驟(3)得到的熟料細粉活化；(5).將步驟(4)活化後的熟料細粉，用配料種配入水泥生料。5、根據權利要求4所述的複合工業廢渣礦化劑水泥熟料的製備方法，其特徵在於，所述金屬渣與無機非金屬渣的重量百分比為金屬渣6070%、無機非金屬渣30~40%;6、根據權利要求4或5所述的複合工業廢渣礦化劑水泥熟料的製備方法，其特徵在於，所述的金屬渣的重量份組成是鋼渣3540鋇渣2025鉻渣20~25鋅渣510銅渣510鴒渣5~10;所述的無機非金屬渣的重量份組成是石危酸渣2545硫鐵礦渣25~40磷石膏渣5~15煤渣515煤石f石渣5~10稀土渣5~10。全文摘要複合工業廢渣礦化劑水泥熟料及其製備方法，該礦化劑在水泥生料中摻入的重量為5～20％；特徵是水泥熟料的原料由金屬渣與無機非金屬渣組成金屬渣50～80％、無機非金屬渣20～50％；其中，金屬渣重量份鋼渣25～45；鋇渣15～40；鉻渣15～35；鋅渣5～30；銅渣5～15；鎢渣5～10；無機非金屬渣重量份硫酸渣25～45；硫鐵礦渣25～40；磷石膏渣5～15；煤渣5～15；煤矸石渣5～10；稀土渣5～10。製備步驟(1)將金屬渣混合併粉磨成細粉；(2)將無機非金屬渣混合併粉磨成細粉；(3)將金屬渣和無機非金屬渣按重量比例配合併混均勻；(4)將細粉活化；(5)將熟料細粉配入水泥生料。文檔編號C04B7/00GK101580347SQ20091003324公開日2009年11月18日申請日期2009年6月16日優先權日2009年6月16日發明者俞琛捷,景穎傑,莫祥銀,許仲梓,陸春華申請人:南京師範大學