用膨潤土廢礦作混合材的水泥生產方法

2023-05-05 18:37:51 2

專利名稱：用膨潤土廢礦作混合材的水泥生產方法
技術領域：
本發明涉及一種改換了混合材後水泥生產的新方法。
常規的水泥生產(以普通水泥為例)，是將石灰石、粘土、鐵粉、礦化劑、煤等原料按配方計量後，在球磨機中生料粉磨到合理的細度後入圓筒庫，再進入立窯煅燒成為熟料入圓筒庫，上述工序可總稱為熟料生產過程。以後，再將熟料、石膏、礦渣(或以石灰渣、煤渣、石灰石代用)，配料計量，在球磨機中共同粉磨後入庫、包裝、檢驗出廠。常規的水泥生產，以礦渣(高爐爐渣)為主作混合材，隨著水泥生產的急劇發展，礦渣遠遠供不應求，造成濫挖沉渣、土渣夾帶等劣質拋售現象，對水泥質量造成不良後果，礦渣價格也一漲再漲，有的乾脆以石煤渣、煙煤渣、石灰渣等作代用品，以救燃眉之急，但新的標準規定水泥的燒失量不得大於5%，用上述代用品生產，其燒失量難以達標。所以求索水泥混合材的新來源，創造出相應的生產水泥新方法，有其十分緊迫的現實意義。
我國華東、東北等地膨潤土資源豐富，在掘進過程中大量廢礦排出井外，堆積如山，佔用大片土地，幾乎成為一種公害。對此廢礦的合理利用，對降低生產成本和消除公害有利。從開採的斷面看，膨潤土礦一般有八個層次，顏色各異，每層夾有不同厚度的廢礦，在第7-8層(即頂板)尤甚，很有一部分廢礦隨原礦一併出井。選作水泥混合材的廢礦以外觀為灰綠色的為好，淺褐色的也可採用。它們敲擊易碎，手摸有光滑感，浸水後微膨脹，粉狀料加水拌和後有粘度，其主要化學成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，燒失量在5%左右。
本發明的目的在於用膨潤土廢礦作水泥的混合材，相應地探索出一種新的水泥生產方法，以降低生產成本，改善水泥質量。
本發明的目的可以通過如下措施予以實現為利於敘述，將熟料看作水泥的半成品，則以生產出熟料為界，姑且將熟料前各道工序稱為前段工序，其後各道工序稱為後段工序。本發明的前段工序(包括原料、配比等)是常規技術，後段工序是發明點。可以加或不加活性材料粉煤灰，用經選擇後的膨潤土廢礦(以下簡稱廢礦)為主作混合材，經粉碎成粒徑為20-30mm的顆粒，入圓筒庫，再與另外圓筒庫中的熟料、石膏分別按配方計量後混合，入球磨機進行熟料粉磨，再入圓筒庫、包裝、檢驗、出廠。
本發明的目的還可用如下措施來完善後段工序生產普通水泥的原料配比(重量份)是廢礦3-10份，熟料87-96份，石膏1-3份;後段工序生產複合矽酸鹽水泥，選用的混合材的組分及其重量比是粉煤灰比廢礦為1∶1～1∶3，將兩者混合後與其它原料的配比(重量份)是廢礦與粉煤灰混合料16-50份，熟料47-83份，石膏1-3份。
本發明下面將結合實施例予以詳述無論是普通水泥還是複合矽酸鹽水泥，在生產出熟料前的前段工序，本發明與上述兩種水泥各自的常規技術相同，不作複述。與眾不同的是熟料後的後段工序，一改主要用活性材料礦渣作混合材的習慣做法和用煤渣、石灰渣、石灰石等非活性材料作代用品的做法，選擇膨潤土廢礦作混合材，粉碎成粒徑為20-30mm的顆粒，加或不加活性材料粉煤灰均可，如有條件的地方也可考慮加或不加火山灰質材料作活性材料。經試驗，混合材組分及其配比不同對水泥物理性能的影響見表1。
以膨潤土廢礦為混合材的不同配比量對水泥物理性能的影響見表2。
表1與表2中，因同行專業技術人員可以推斷，故未列入各混合材摻入量小於5重量份的試驗數據。
試驗結果表明1、廢礦摻入量增加，水泥標準稠度用水量有略有增加的趨勢。
2、當廢礦的摻入量小於5重量份時，水泥凝結時間與熟料很接近，當摻入量在10重量份時凝結時間比熟料快;廢礦與粉煤灰混摻時，在試驗範圍內均符合水泥標準要求;若摻粉煤灰和礦渣，水泥凝結時間延長;只摻礦渣的水泥在試模上有時會產生泌水現象。
3、單摻廢礦與重量份時，水泥3天，28天抗折強度與熟料強度的比相當。
4、單摻廢礦10重量份時，水泥3天抗折強度與熟料強度比為100-92%，29天為92-87%;單摻廢礦30重量份時，分別為88%和89%。
5、從抗壓強度看，單摻廢礦5重量份時，3天及28天與熟料強度比相當;摻10重量份時，該比分別為88-90%和87-92%;摻30重量份時，該比分別為90-91%和73.4-74%。
6、當廢礦與粉煤灰混合摻量為20重量份時，水泥的抗折強度與熟料強度比3天為94%，7天為105%，28天為117%;抗壓強度與熟料強度比3天為86%，7天為98%，28天為98.9%。
強度試驗表明，單摻廢礦的水泥3天抗壓強度比較好，大於88%，混摻廢礦與粉煤灰的水泥，其3天、28天抗折強度比單摻廢礦的高，抗壓強度3天的比單摻廢礦低，28天的又比單摻廢礦的高。可見廢礦與粉煤灰混摻，兩者互補，有利於水泥早期與後期的正常發揮。
經過上述的一系列試驗，本發明的優選實施例如下實施例1用常規的方法生產熟料，入圓筒庫後備用。挑選灰綠色或淺褐色的，摸有光滑感，浸水微膨脹、粉料加水拌和後有粘度的膨潤土廢礦，粉碎成粒徑為20-30mm的顆粒入圓筒庫，按重量份為廢礦10份，石膏3份，熟料87份混合，進入球磨機粉磨，再入圓筒庫、包裝、檢驗、出廠，即成普通水泥。
實施例2按重量份改為廢礦7份、石膏2份、熟料91份，用實施例1相同的方法製得普通水泥。
實施例3按重量份改為廢礦3份、石膏1份、熟料96份，與實施例1同法制普通水泥。
用實施例1-3的方法製得的普通水泥，均能符合國標要求，多摻些廢礦可降低成本。熟料多、標號高、成本高。石膏摻入量因採用的石膏中SO3含量而定，SO3含量高的摻入量可少些，反之多些。選用的廢礦的外觀顏色，要因地制宜，不死守於綠色、褐色。
經理化性能分析和測試，我們選用的膨潤土廢礦本身不具有較強的膠凝性或單獨硬化的能力，是一種介於礦渣、粉煤灰、火山灰質等活性材料和煤渣、石灰渣、石灰石、砂巖等非活性材料之間的新混合材。經法定測試單位測試，水泥膠砂28天抗壓強度比74.1%，合格，但火山灰性試驗14天不合格，為慎重起見，我們把廢礦作非活性材料考慮為妥。為此，廢礦的摻入量最高不超過10重量份是符合非活性材料摻入量不得大於10%的國標要求的。所以當廢礦摻入量少於10重量份時，適當再摻些煤渣、石灰渣、石灰石等非活性材料也未嘗不可，但摻入後比只摻廢礦的燒失量大，粉磨時能耗大，球磨磨損嚴重。綜合考慮上述因素，摻入的非活性材料以只摻一種廢礦為好。
國標規定摻入小於10%的非活性材料後，還允許摻入小於5%的活性材料，因此摻入一定量的活性材料粉煤灰，既是符合國標要求的，試驗後也是理想的。特別是生產複合矽酸鹽水泥更可如此。
實施例4按粉煤灰與膨潤土廢礦的重量比為一比一混合成混合材，再按重量份為混合材16份，熟料83份，石膏1份，同實施例1方法制複合水泥。
實施例5用粉煤灰與廢礦的重量比為一比二製得的混合材50重量份，石膏3重量份，熟料47重量份，按實施例1的方法制複合水泥。
實施例6用粉煤灰與廢礦的重量比為一比三製得混合材20重量份，石膏2重量份，熟料78重量份，按實施例1的方法生產複合水泥。
在實施例4-6中，混合料中粉煤灰多，水泥的早強低些，反之高些。還考慮機立窯中熟料質量有一定波動性，則粉煤灰與廢礦的混合材的摻入量，宜控制在16～20重量份為好，從理論上講摻入一定量的火山灰質作活性材料也是可行的，但這有原料地的局限性。摻入一定量的礦渣作活性材料更可行，但這違反了本發明改換礦渣的初衷。所以均未列出相應的實施例。
實施例7用粉煤灰5重量份，廢礦10重量份，石膏3重量份，熟料82重量份，按實施例1的方法製得普通水泥。
實施例8以各自的重量份為粉煤灰1份、廢礦10份、石膏2份、熟料87份，按實施例1的方法製得普通水泥。
實施例9各自的重量份為粉煤灰3份，廢礦7份，石膏2份，熟料88份，按實施例1的方法製得普通水泥。
在實施例7-9中，因國標規定生產普通水泥時，活性材料與非活性材料的摻入量不得超15重量份，其中非活性材料又不得超過10重量份，在上述兩條件下，摻入活性材料可在1-14重量份中選擇，綜合考慮燒失量、早期強度、生產的成本及本發明以廢礦為主的初衷，故粉煤灰以摻1-5重量份為妥。
本發明用膨潤土廢礦作混合料，不加或少加煤渣、石灰渣、石灰石、沙巖等非活性材料，加或不加粉煤灰等活性材料，不加礦渣，按相應改變的工藝要求，生產出的水泥均能符合國標(425＃)的要求，有些指標超過老法生產的水泥。
本發明用廢礦為主作混合料，變廢為寶，原料豐富，成本低廉，易磨性好，提高球磨機臺時產量一噸，磨機的磨損小、節能、改善水泥質量。特別是膨潤土資源豐富的地區，對解決廢礦堆積的公害問題是有其顯著的社會效益和經濟效益的。
表1 上表可見，摻廢礦的水泥三天早強明顯優於摻粉煤灰的，且後期增率正常。

權利要求
1.一種以膨潤土廢礦作混合材的水泥生產方法，生產熟料前的工序與常規工藝流程相同，其特徵在於熟料後的水泥生產後段工序中，可加或不加活性材料粉煤灰，以膨潤土廢礦為主作混合材，經粉碎，再與熟料、石膏分別按配方計量後混和，進行熟料粉磨，再入庫、包裝、檢驗、出廠。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵是所說的後段工序生產普通水泥的原料配比(重量份)是膨潤土廢礦3-10份，熟料87-96份，石膏1-3份。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵是所說的後段工序生產複合矽酸鹽水泥時選用的混合材的組分及其重量比是粉煤灰比膨潤土廢礦為1∶1～1∶3，將兩者混合後與其它原料的配比(重量份)是膨潤土廢礦與粉煤灰混合料16～50份，熟料47-83份，石膏1-3份。
全文摘要
一種用膨潤土廢礦作混合材的水泥生產方法，按常規工藝流程生產熟料，在後段工序中，可加或不加活性材料粉煤灰，幾乎全部用膨潤土廢礦作混合材，經粉碎再與熟料、石膏分別按配方計量後混合，進行粉磨、入庫、包裝、檢驗、出廠。本發明一改以高爐礦渣為主作混合料的習慣作法，一掃以煤渣、石灰渣等作代用原料造成水泥質次的作法，配合以相應的新工藝，使水泥質量得到改善，成本大大降低，易磨性好、節能，還解決了膨潤土產地的廢礦堆積的公害問題，社會與經濟效益顯著。
文檔編號C04B7/24GK1104187SQ9411661
公開日1995年6月28日 申請日期1994年10月5日 優先權日1994年10月5日
發明者鄭榮貴, 孟忠 申請人:鄭榮貴, 孟忠