一種高鎂渣摻量水泥的製作方法

2023-04-25 01:11:11

一種高鎂渣摻量水泥的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高鎂渣摻量水泥，該水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰石65-82%、鎂渣1-20%、砂巖5.5-9.4%、煤矸石4-8%，其中，所選用鎂渣的主要化學成分是55%≥CaO≥50%、20%≤SiO2≤30%、8%≤MgO≤12%、4%≤Fe2O3≤6%、0＜Al2O3≤2%，將配好的生料依次經生料烘乾磨、生料均化庫、分解爐、旋窯後，得到的熟料與粉煤灰、脫硫石膏、礦渣調配，進入水泥磨得到水泥。本發明可摻雜高達20%的鎂渣，不僅延長了石灰石礦山的使用壽命，還使大量堆積的鎂渣等工業廢料得到有效利用，還改善了熟料易燒性，降低了熟料中的f-CaO含量，符合國家標準。
【專利說明】一種高鎂渣摻量水泥

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種建築材料，特別是涉及一種高鎂渣摻量水泥。

【背景技術】
[0002] 水泥作為建築工程中不可或缺的工程基礎材料，隨我國工業化和城鄉一體化進程 的加快，在相當長的一段時間內，對水泥的需求量會愈來愈大。預計2015年前後，我國水泥 需求量將達到19-23億噸，對主原料石灰石的消耗將達到11. 6-14. 1億噸，此外，石灰石在 冶金溶劑、建築石料、醫藥化工生產等也有較大消耗，長久下去，對我國石灰石的保有儲量 構成威脅。於是我國從政策上鼓勵企業採用工業廢棄渣(如：冶煉渣、煤矸石、粉煤灰等）替 代部分水泥生產原料，鎂渣因工業產出量巨大，且鎂渣中含有Ca0、Si0 2、Al203以及Fe203，而 這些成分都是水泥生產所必須的，因此，利用鎂渣替代部分石灰石作水泥生產原料，將其變 害為利，具有良好的經濟效益和環境效益，是現在水泥企業普遍採取的方式。
[0003] 但目前鎂渣替代部分石灰石生產水泥存在如下一些問題。
[0004] (1)鎂渣本身為粉狀，且經過水淬，進廠水分在15%左右，入磨後，因物料綜合水分 過高，會導致生料磨機臺時產量稍有降低。
[0005] (2)在鎂渣下料、轉運過程中，易粘附到皮帶輸送設備上，造成下料不暢和堵料現 象。
[0006] (3)鎂渣替代石灰石的比例不高，多為小於12%的摻量，對鎂渣廢料大量堆積及石 灰石儲量告急的局面革新力度不明顯。
[0007] (4)鎂渣配料煅燒熟料時，易出現迴轉窯結後圈、結球等不良影響。
[0008]


【發明內容】
本發明公開了一種高鎂渣摻量水泥，旨在提供一種低成本、高鎂渣摻量、生產穩定的優 質矽酸水泥。
[0009] 鎂渣是工業上採用皮江法生產金屬鎂時排出的固體廢渣。生產金屬鎂的主要原料 為白雲石、矽鐵和作為還原催化劑的螢石，主要化學反應為： CaC03 · MgC03 m?. , Ca0+Mg0+2C02 -|· 2Mg0+2Ca0+Si (Fe)--蟲裡避-_? 2Mg 個 +2Ca0 · Si02+Fe 排出的鎂渣在空氣中冷卻，呈灰白色塊狀料，少部分呈粉狀。鎂渣的主要化學成分是 CaO、Si02、MgO、Fe203 和少量的 A1203，主要礦物成分是 γ -C2S、a -C2S、MgO、FeO、CaF2 等，可 以降低熟料的游離氧化鈣(簡稱：f_CaO)含量，改善生料的易燒性。
[0010] 外加劑具有一種能夠改善和調節混凝土或砂楽功能，在生料中適當添加外加劑也 可以降低熟料的f-CaO含量，改善生料的易燒性。
[0011] 本發明的技術方案為：一種高鎂渣摻量水泥，水泥生料中主要礦物組成及重量 百分含量分別為，石灰石65%-82%、鎂渣1%-20%、砂巖5. 5%-9· 4%、煤矸石4%-8%，其中， 所選用的鎂渣主要化學成分是55%彡CaO彡50%、20%彡Si02彡30%、8%彡MgO彡12%、 4%彡Fe203彡6%、0 < A1203彡2%，將配好的生料依次經生料烘乾磨、生料均化庫、分解爐(分 解爐的出口溫度在850°C _930°C範圍內，分解爐的出口壓力控制在950Pa-1300Pa)、旋窯 (煅燒溫度為1350°C-1500°C)後，得到的熟料與粉煤灰、脫硫石膏、礦渣、石灰石中的一種或 多種調配，進入水泥磨得到不同型號的水泥，如：可將75%熟料與5%粉煤灰、5%脫硫石膏、 15%礦渣調配，進入水泥磨，細磨得到細度為9. 8%的P042. 5水泥；可將60%熟料與5%脫硫 石膏、20%礦渣、10%粉煤灰、5%石灰石調配，進入水泥磨，細磨得到細度為9. 9%的PC42. 5水 泥；可將40%熟料與6%脫硫石膏、31%礦渣、15%粉煤灰、8%石灰石調配，進入水泥磨，細磨 得到細度為9. 9%的PC32. 5水泥水泥；將85%熟料，5%石膏，10%礦渣進入水泥磨，細磨得到 細度為9. 8%的P052. 5水泥。
[0012] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石 65%-70%、鎂渣 18%-20%、砂巖 5. 5%-6· 5%、煤矸石 5%-6%。
[0013] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石 71%-73%、鎂渣 15%-16%、砂巖 7. 0%-8· 0%、煤矸石 4%-5%。
[0014] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石 74%-76%、鎂渣 11%-13%、砂巖 8. 0%-9· 0%、煤矸石 4. 8%-5· 5%。
[0015] 作為一種優選實施方式，外加0. 3%-1. 2%的外加劑CB或CP，用於改善生料的易燃 性，其中CB或CP是由分析純的化學試劑配製的。
[0016] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3%。
[0017] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3% ;另加佔上述生料總重量0· 5%的外加劑。
[0018] 作為一種優選實施方式，水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為，石灰 石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3% ;另加佔上述生料總重量1%的外加劑。
[0019] 為了研究不同鎂渣及外加劑摻量條件下的易燒性，對不同鎂渣及外加劑摻量的高 鎂渣摻量水泥在不同溫度下煅燒，本發明通過摻鎂渣量〇%、1〇%、15%、20%的生料在不同溫 度下煅燒，並對外加佔生料總重量〇. 5%和1%的外加劑CB的水泥原料在不同溫度下進行煅 燒，並對燒得的熟料中的f-CaO含量進行統計分析，結果附圖1所示。
[0020] 由附圖1、附圖2、附圖3可得：無論生料中是否摻加外加劑，隨著鎂渣的加入，各 煅燒溫度下所得物料中f-CaO的含量都低於不摻加鎂渣試樣中f-CaO ;附圖1和附圖2表 明：對於不摻外加劑的試樣，當生料中的鎂渣摻量由〇增加至20%時，1350°C煅燒試樣中的 f-CaO由6. 48%降低至1. 26%，1400°C煅燒時，當鎂渣摻加量由0增加至為15%時，f-CaO的 降低曲線較平緩，效果不太明顯的；鎂渣摻量繼續增加，燒結試樣中f-CaO則呈線性降低； 附圖1和附圖3表明：對於摻加外加劑的試樣，當外加劑摻量由0. 5%增加至1%時，1350°C 煅燒試樣的f-CaO由1. 21%降低至1. 12%，幅度為7. 4% ;而1250°C下煅燒試樣的f-CaO由 7. 75%降低至5. 24%，幅度為32. 4%。綜上可得：在外加劑作用下，當生料中摻加20%的鎂渣 時，物料具有很好的易燒性，特別是在1250°C?1350°C範圍內，當135(Tl400°C時，熟料已基 本燒成，熟料的f-CaO含量己經降低至很低，無需通過進一步增加鎂渣摻量來降低試樣的 f-Ca0,且此時熟料中氧化鎂含量已達較高水平，恰不超過國家標準技術指標規定的限量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 附圖1為本發明中不同溫度煅燒不同組成原料所得熟料中的f-CaO結果。
[0022] 附圖2為本發明中不同鎂渣摻量的生料在不同溫度下煅燒數據圖。
[0023] 附圖3為本發明中在含20%鎂渣的生料中摻加外加劑CB的煅燒數據圖。

【具體實施方式】
[0024] 本發明以水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別為：石灰石68. 7%、鎂渣 20%、砂巖6%、煤矸石5. 3% (其中：鎂渣中含有52. 3%的CaO、2L 4%的Si02、10. 3%的MgO、 5. 0%的Fe203、l. 0%的A1203)為實施例對本發明方案做進一步說明。
[0025] 將石灰石、砂巖、煤矸石先破碎至80mm後均化、配料，鎂渣直接進行均化、配料，將 配好的生料進入生料烘乾磨進行烘乾，出磨時生料的水分不超過0. 5%，再進入生料均化庫 進行均化，隨後進入TDF分解爐進行預熱分解，分解爐的出口溫度在860°C左右，分解爐的 出口壓力在980 Pa，再進入旋窯，在1450°C溫度下煅燒得到熟料；將60%熟料與5%脫硫石 膏、20%礦渣、10%粉煤灰、5%石灰石調配，進入水泥磨，細磨得到細度為9. 9%的PC42. 5水 泥，所得水泥的細度為2.1%，比表面積355 m2/kg，抗折強度：3天時為7. 2 MPa，28天時為 9. 8 MPa ;抗壓強度：3天時為34 MPa，28天時為59 MPa。
【權利要求】
1. 一種高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重量百分含量分別 為，石灰石65%-82%、鎂渣1%-20%、砂巖5. 5%-9· 4%、煤矸石4%-8%，其中，所選用鎂渣的主 要化學成分是55%彡CaO彡50%、20%彡Si02彡30%、8%彡MgO彡12%、4%彡Fe 203彡6%、0 < A1203 < 2%，將配好的生料依次經生料烘乾磨、生料均化庫、分解爐、旋窯後，得到的熟料 與粉煤灰、脫硫石膏、礦渣、石灰石中的一種或多種調配，進入水泥磨得到不同型號的水泥。
2. 如權利要求1所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石65%-70%、鎂渣18%-20%、砂巖5. 5%-6· 5%、煤矸石5%-6%。
3. 如權利要求1所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石71%-73%、鎂渣15%-16%、砂巖7. 0%-8· 0%、煤矸石4%-5%。
4. 如權利要求1所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石74%-76%、鎂渣11%-13%、砂巖8. 0%-9· 0%、煤矸石4. 8%-5· 5%。
5. 如權利要求1-4中任一所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：外加0. 3%-1. 2%的外 加劑CB或CP，用於改善生料的易燃性。
6. 如權利要求2所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3%。
7. 如權利要求5所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3% ;另加佔上述生料總重量 0. 5%的外加劑。
8. 如權利要求5所述的高鎂渣摻量水泥，其特徵在於：水泥生料中主要礦物組成及重 量百分含量分別為，石灰石68. 7%、鎂渣20%、砂巖6%、煤矸石5. 3% ;另加佔上述生料總重量 1%的外加劑。
【文檔編號】C04B7/147GK104193199SQ201410459657
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】李逸, 王保寶, 席劉奎, 王堅, 崔亮 申請人:山西中條山新型建材有限公司