一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法
2023-07-15 05:45:11 4
專利名稱：一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法
技術領域：
本發明涉及建築材料領域，特別是涉及一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法。
背景技術：
目前，水泥熟料生產的主要原料為優質石灰石、粘土、鐵礦石(或鐵粉)。隨著社會的發展，作為使用最廣泛的建築材料水泥的需求量越來越大，導致生產水泥熟料的原料資源不斷減少，而能源的消耗量和汙染物的生成量越來越多，從而使水泥工業變成嚴重汙染的企業。同時其它工業的副產品等廢渣卻不斷向社會排放大量廢棄物，通常是通過掩埋的辦法處理，這不僅易對環境造成汙染，而且需佔用大量的地方。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，以克服現有技術的不足。同時，因其是一種利用工業廢棄物來製備低環境負荷型矽酸鹽水泥熟料，所以利於在新型幹法水泥廠推廣使用，從而為提高經濟、環境和社會效益作出貢獻。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾礦原材料，並且由以下方法製成的包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾礦原料，並且由以下方法製成的將原料按比例混合後，經共同粉磨並在新型幹法水泥系統條件下由預分解窯系統燒制而成，其中各原料的重量配合比依次為70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5。
本發明與現有技術相比，具有如下主要優點其一.可利用工業廢棄物磷渣、硫酸渣和尾礦為原材料來製備低環境負荷型矽酸鹽水泥熟料，不僅解決了優質石灰石、粘土和鐵礦石的資源短缺問題，又為工業廢棄物的處理提供了理想的途徑，而且能夠節約資源和能源，減少汙染物的排放，利於降低成本和環境保護，從而利於在新型幹法水泥廠推廣使用，有顯著的經濟和社會效益。
其二.利用工業廢棄物，可提供一種降低單位熟料燒成熱耗，提高熟料的產量和質量，熟料的28d抗壓強度大於60MPa，而且具有利廢無汙染、CO2的排放量小效果。
這是因為首先，磷渣中CaO含量達到38～45％，與石灰石原料含量基本相同，而SiO2含量達到SiO240～43％，所以磷渣可以替代部分石灰石，節約了石灰石資源，可以相對減少CaCO3分解所需能量，同時降低熟料熱耗，能源消耗減少，同時由於含有活性氧化鈣，從而減少了CO2排放，降低環境負荷。
其次，磷渣中含有P2O53～5％，可以起到晶種技術的作用。由於加入的C3S晶種可直接長大，體系克服乃至消除形成C3S臨界晶核所需的熱力學勢壘。也就是說，晶種的加入，消除了體系要先形成臨界晶核的階段，從而使C3S形成和發育的時間縮短，即熟料燒成時間縮短。在生產實踐中，加入晶種後，可使水泥熟料的煅燒實現優質、低耗、高產，這樣可提高混合材的摻量，從而降低環境負荷。
再次，尾礦中含有Pb、Zn等微量元素，可以使生料燒成熔點降低，使液相提前出現，增加液相含量，降低液相粘度，使粒子擴散速度大大加快，新生C3S微晶體缺陷多，C3S晶體細小，活性很高，它可以在熟料形成中發揮較好的晶體誘導作用，促進了C3S低溫時快速形成，並且晶體快速發育完全，從而促使了C3S、C2S、C3A、C4AF等礦物的形成過程，幾乎是同步進行，減少了新生態產物的老化或鈍化，避免熟料礦物在形成過程中的「老化」機會，從而熟料形成活化能大大降低，加快了熟料礦物的反應速度，使熟料中C3S在低溫下快速大量形成。
另外，硫酸渣為化工廠以硫鐵礦生產硫酸後排放的粉狀廢渣，Fe2O3含量高達60％以上，可以部分或全部代替生料中的鐵粉。
其三.本發明技術適用於各種窯型特別是新型幹法水泥窯，在不增加水泥生產設備、不改變水泥工藝條件的情況下，避免了因液相的過早形成導致結皮堵塞可在新型幹法水泥廠應用，明顯改善生料的易燒性，提高熟料產量，熟料的28d抗壓強度達到62MPa以上，降低單位熟料燒成熱耗，並減少CO2排放量。
其四.本發明提供的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，還具有工藝簡單、容易操作和易於推廣等優點。
具體實施例方式
本發明為一種在新型幹法水泥系統下以磷渣配料煅燒低環境負荷型矽酸鹽水泥熟料的方法，其將工業廢棄物磷渣部分代替石灰石，硫酸渣完全代替水泥生料中的鐵粉，並添加適量的尾礦，並將石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾礦原料一起混合粉磨，在新型幹法水泥條件下由預分解窯系統燒制而成矽磷渣矽酸鹽水泥熟料。其中，各原料的重量配合比依次為70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5(見表一)。
上述磷渣可以採用由電爐升華法制磷時排出並經水淬處理的廢渣，在現有新型幹法水泥系統條件下，可將磷渣直接加在水泥生料中，混合粉磨後，經預分解窯煅燒製備磷渣矽酸鹽水泥熟料。磷渣的化學成分(重量％)為CaO 35～45，SiO2 40～43，Al2O3 4～5，P2O53～5；其它為化學成分，餘量；所有化學成分之和為100。化學成分中CaO、SiO2、Al2O3、P2O5，各組分含量(重量％)上下波動不超過1。尾礦可以採用由採礦工業殘留下來的尾礦，其主要含有Pb、Zn等微量元素。硫酸渣可以採用硫酸廠的工業廢料，其化學成分(重量％)為Fe2O360～66，SiO225～27，SO30.5～1，CaO 1～2，Al2O31.5～2，MgO 1～2；其它為化學成分，餘量；所有化學成分之和為100。
下面，通過2個實例對本發明作進一步說明。
實施例1各原料的重量配比是石灰石80.4、江砂5、硫酸渣1.6、磷渣12、尾礦1。磷渣矽酸鹽水泥熟料產品其物理力學性能見表二，其化學成分和礦物組成見表三。
實施例2各原料的重量配比是石灰石75、江砂5、硫酸渣1.6、磷渣16、尾礦2.4。磷渣矽酸鹽水泥熟料產品其物理力學性能見表四，其化學成分和礦物組成見表五。
表一 磷渣矽酸鹽水泥熟料的配方(重量比)
表二 磷渣矽酸鹽水泥熟料產品的物理力學性能
表三 磷渣矽酸鹽水泥熟料產品的化學成分和礦物組成
表四 磷渣矽酸鹽水泥熟料產品的物理力學性能
表五 磷渣矽酸鹽水泥熟料產品的化學成分和礦物組成
權利要求
1.一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾礦原料，並且由以下方法製成的將原料按比例混合後，經共同粉磨並在新型幹法水泥系統條件下由預分解窯系統燒制而成，其中各原料的重量配合比依次為70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5。
2.根據權利要求1所述的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是磷渣指用電爐升華法制磷時排出並經水淬處理的廢渣，其化學成分為(重量％)CaO35～45，SiO240～43，Al2O34～5，P2O53～5；其它為化學成分，餘量；所有化學成分之和為100。
3.根據權利要求2所述的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是化學成分中CaO、SiO2、Al2O3、P2O5，各組分含量(重量％)上下波動不超過1。
4.根據權利要求1所述的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是尾礦為採礦工業殘留下來的含有Pb、Zn微量元素的尾礦。
5.根據權利要求1所述的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是硫酸渣為硫酸廠的工業廢料，其化學成分為(重量％)Fe2O360～66，SiO225～27，SO30.5～1，CaO1～2，Al2O31.5～2，MgO1～2；其它為化學成分，餘量；所有化學成分之和為100。
6.根據權利要求1或2所述的磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，其特徵是在現有新型幹法水泥系統條件下，將磷渣直接加在水泥生料中，混合粉磨後，經預分解窯煅燒製備磷渣矽酸鹽水泥熟料。
全文摘要
本發明是一種磷渣矽酸鹽水泥熟料的製備方法，該熟料包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾礦原材料，並且由以下方法製成的將原材料按比例混合後，經共同粉磨並在新型幹法水泥系統條件下由預分解窯系統燒制而成，其中各原料的重量配合比依次為70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5。本發明可利用工業廢棄物磷渣、硫酸渣和尾礦為原材料來製備低環境負荷型矽酸鹽水泥熟料，因此不僅解決了優質石灰石、粘土和鐵礦石的資源短缺問題，又為工業廢棄物的處理提供了理想的途徑，而且能夠節約資源和能源，減少汙染物的排放，利於降低成本和環境保護以及提高熟料的產量和質量，從而易於在新型幹法水泥廠推廣使用。
文檔編號C04B7/02GK1603268SQ200410060908
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月27日 優先權日2004年9月27日
發明者馬保國, 李相國, 李葉青, 胡貞武, 胡利民 申請人:武漢理工大學