CN100358823C - 利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥的方法，将重量百分比为75～81%的石灰石、1.8～3.2%的黄铁石、8～12%的煤矸石和9～11%的无烟煤混合磨细成黑生料，送到成球盘中加入10.5～14%的造纸废水成黑生料球，然后投入窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温。将烧成的硅酸盐熟料按79～82%，加入5～6%的石膏、13～15%的混合材磨制成水泥。本发明利用造纸废水中的木质素、聚戊糖等有机物燃点低，易燃烧的特点，拌匀在原料中形成小料球，产生热量，减少熟料的配热比。每吨熟料电耗降低2～5度，每吨熟料可节约原煤3～5kg。造纸废水中的硫化物可对熟料起矿化作用。造纸废水中的水可取代生活用水或地下水使用，节约水资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用工业废水生产水泥熟料的方法，特别是利用造纸废水取代生活用水或地下水生产硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥的方法。
背景技术
造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺，原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，近年来经多方不懈努力，造纸工业水污染防治已经取得一定的成绩，但目前造纸行业约占排放总量50％的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还相当繁重。
造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液，漂浆洗白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着污染。消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用造纸过程中产生的废水取代生活用水或地下水生产硅酸盐水泥熟料和普通硅酸盐水泥的方法，旨在大量处理造纸产生的废水，以减少污染，化害为利，变废为宝，节约资源，实现可持续发展。
本发明的另一个目的是提供一种利用造纸废水生产普通硅酸盐水泥的方法。
为了实现上述目的，本发明的设计原理为：
本发明中的造纸废水中除水以外的主要成份为木质素、聚戊糖等有机物和硫化物。其中对麦草制浆造纸废水监测结果为：
造纸废水成份
| 指标 | PH | 有机物 | 木质素 | COD | 硫化物 |
| /(g.L<sup>-1</sup>) | /(g.L<sup>-1</sup>) | /(mg.L<sup>-1</sup>) | /(mg.L<sup>-1</sup>) | ||
| 数值 | 5.9 | 93.2 | 23.5 | 7580 | 0.027 |
本发明中造纸废水的木质素、聚戊糖等有机物燃点低，易燃烧，能产生热量，可减少熟料的配热比。硫化物可作原料使用，同时可对熟料起矿化作用。造纸废水中的水可取代生活用水或地下水使用，节约水资源。
本发明只调整生料配料和造纸废水的用量，而不改变现有水泥生产的其他工艺。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案为：
一种利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，将生料原料石灰石、黄铁石、煤矸石和无烟煤混合磨细成黑生料，送到成球盘加入水成黑生料球，然后投入窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温；其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 75～81％；
黄铁石 1.8～3.2％；
煤矸石 8～12％；
无烟煤 9～11％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的水为造纸废水，加入造纸废水的重量为黑生料球总重量的10.5～14％。
根据所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 76％；
黄铁石 2％；
煤矸石 11％；
无烟煤 11％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。
根据所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 78％；
黄铁石 2.5％；
煤矸石 10.5％；
无烟煤 9％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的13％。
根据所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 79％；
黄铁石 2％；
煤矸石 8.5％；
无烟煤 10.5％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。
一种利用所述的硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：水泥原料的重量百分比为：
硅酸盐水泥熟料 79～82％；
石膏 5～6％；
混合材 13～15％。
根据所述的利用硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：水泥原料的重量百分比为：
硅酸盐水泥熟料 80％；
石膏 6％；
混合材 14％。
本发明具有下列优点和效果：
(1)本发明利用造纸废水中的木质素、聚戊糖等有机物燃点低，易燃烧，能产生热量的特点，以减少熟料的配热比。造纸废水中的硫化物可作原料使用，同时可对熟料起矿化作用。造纸废水中的水可取代生活用水或地下水使用，节约水资源。
(2)利用造纸废水成球调整生料配料方案，充分利用废水中的主要成份木质素、聚戊糖等有机物。在立窑内将木质素、聚戊糖等有机物高温燃烧，来处理造纸废水以达到变废为宝的效果，具有良好的环保意义和经济效益。
(3)利用造纸废水成球取代生活用水成球，为水资源缺乏的地区节约水资源提供一条途径。
(4)造纸废水中所含的有机物木质素和聚戊糖燃点低，易燃烧，充分拌匀在有燃料的物料中，经成球盘形成小料球，使物料内部形成细小的纤维孔，在煅烧小料球时，糖类物质和纤维物质先行燃烧，在小料球内部形成多孔状态，使料球的易燃性得到改善，煅烧时上火速度快。有利于在煅烧时先使料球产生充足的富氧后，从内及表进行传导热量，阻止氧气渗透形成屏弊效应，引导导料球在通风均匀的情况下，迅速形成均匀的热量传导方式，达到熟料烧成的物理化学变化完全，使烧结的熟料质量稳定、质量高，易磨性强，易操作，熟料的配热比减少，熟料成品率提高，游离钙显著下降。提高立窑的台时产量，每吨熟料电耗降低2～5度，每吨熟料可节约原煤3～5kg。
(5)本发明只调整生料配料和造纸废水的用量，而不改变现有水泥生产的其他工艺。
(6)利用造纸废水成球煅烧水泥熟料，通过高温煅烧(1250～1450℃)可以将造纸废水完全利用，即使有有害物质也能够燃烧挥发掉。本发明经检测提高了熟料及水泥的质量和节约煤炭，对熟料及水泥的质量不产生损害。
具体实施方式
本发明是一种利用造纸废水取代生活用水或地下水生产硅酸盐水泥熟料的方法。根据造纸废水的用量，调整生料配料方案，充分利用废水中的可利用成份，而不改变现有水泥生产的其他工艺。
本发明利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，将生料原料石灰石、黄铁石、煤矸石和无烟煤混合磨细成黑生料，送到成球盘加入造纸废水成黑生料球，然后投入窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温；得到以硅酸钙为主要成份的盐酸盐水泥熟料。其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 75～81％；
黄铁石 1.8～3.2％；
煤矸石 8～12％；
无烟煤 9～11％。
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的10.5～14％。
一种利用上述硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：
水泥原料的重量百分比为：
硅酸盐水泥熟料 79～82％；
石膏 5～6％；
混合材 13～15％。
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明不受所述实施例限制。
实施例1
本实施例可采用黑生料生产工艺，选用二级石灰石(GaO的含量为47.50％)、黄铁石(Fe2O3的含量为26％)、煤矸石、无烟煤(发热量5900千卡/千克)原料，原料的品位(成份含量)以下的实施例相同。具体实施方案如下所述：
将干基重量组成为76％的石灰石、2％的黄铁石、11％的煤矸石、11％的无烟煤混合磨细成黑生料，使其细度为通过0.08mm筛筛余量不大于10％，送到成球盘中加入造纸废水成黑生料球，其中加入造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。然后投入机立窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温。经对熟料进行化学成份及矿物组成分析，各项指标均合格。将使用造纸废水前和使用造纸废水后生产的熟料各项指标进行对比结果如下表：
使用造纸废水前生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | MgO | SO<sub>3</sub> | F-CaO | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.3 | 19.9 | 4.03 | 5.45 | 63.07 | 4.25 | 1.45 | 2.36 | 98.45 | 0.93 | 0.88 | 2.10 | 1.35 | 48.4 | 20.56 | 7.61 | 12.25 |
使用造纸废水后生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | Mgo | SO<sub>3</sub> | F-CaO | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.32 | 20.4 | 4.16 | 5.42 | 62.82 | 4.32 | 1.22 | 1.85 | 98.3 | 0.92 | 0.89 | 2.09 | 1.3 | 51.02 | 18.96 | 7.33 | 12.65 |
利用上述的硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法：
按照重量百分比，将烧成的硅酸盐水泥熟料按82％，加入5％的石膏(SO3的含量30％，以下同)、13％的混合材(混合材可采用粉煤灰)磨细至通过0.08mm筛筛余量小于6.0％，制成水泥。按标准方法进行物理力学性能测定，水泥各项指标全部合格，其结果如下表：
| 凝结时间 | 安定性(试饼沸煮法) | SO<sub>3</sub> | MgO | 抗折/压力极限(Mpa) | ||
| 初凝(时:分) | 终凝(时:分) | 3天 | 28天 | |||
| 2:32 | 4:40 | 合格 | 3.0 | 3.2 | 4.0/17.3 | 6.2/35.1 |
按上述方法生产水泥熟料及水泥，通过实际测定，每吨熟料节标煤3.6kg，节约用电2.3度。
实施例2(最佳实施例)
本实施例的生产工艺同实施例1，原料配比不同。选用二级石灰石和黄铁石、煤矸石、无烟煤原料，具体实施方法如下所述：
将干基重量组成为78％的石灰石、2.5％的黄铁石、10.5％的煤矸石、9％的无烟煤混合磨细成黑生料，使其细度为通过0.08mm筛筛余量不大于10％，送到成球盘加入造纸废水成黑生料球，其中加入造纸废水的重量为黑生料球总重量的13％。然后投入机立窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温，按与例1相同的方法检测，各项指标均合格。将使用造纸废水前和使用造纸废水后生产的熟料各项指标进行对比结果如下表：
使用造纸废水前生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | MgO | SO<sub>3</sub> | F-CaO | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.4 | 19.86 | 4.03 | 5.48 | 62.99 | 4.31 | 1.48 | 2.42 | 98.55 | 0.93 | 0.88 | 2.09 | 1.36 | 48.30 | 20.52 | 7.69 | 12.25 |
使用造纸废水后生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | MgO | SO<sub>3</sub> | F-Cao | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.36 | 19.92 | 4.05 | 5.36 | 62.72 | 4.27 | 1.18 | 1.91 | 97.86 | 0.93 | 0.89 | 2.12 | 1.32 | 50.72 | 18.84 | 7.36 | 12.31 |
与例1相同的生产普通硅酸盐水泥工艺，按照重量百分比，将烧成的硅酸盐水泥熟料按80％，加入6％的石膏，14％的混合材，磨细至通过0.08mm筛筛余量小于6.0％，制成水泥。并按与例1相同的方法检测，水泥的各项指标全部合格，具体数据见下表：
| 凝结时间 | 安定性(试饼沸煮法) | SO<sub>3</sub> | MgO | 抗折/压力极限(Mpa) | ||
| 初凝(时:分) | 终凝(时:分) | 3天 | 28天 | |||
| 3:12 | 4:30 | 合格 | 2.8 | 3.6 | 4.1/18.3 | 6.5/36.4 |
按上述方法生产水泥熟料及水泥，通过实际标定和检测，每吨熟料节约标煤5kg节约用电3.10度。
实施例3
本实施例的生产工艺同实施例1，原料配比不同。选用二级石灰石和黄铁石、煤矸石、无烟煤原料，具体实施方法如下所述：
将干基重量组成为79％石灰石、2.0％的黄铁石、8.5％的煤矸石、10.5％的无烟煤混合磨细成黑生料，使其细度为通过0.08mm筛筛余量不大于10％，送到成球盘加入造纸废水成黑生料球，其中加入造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。，然后投入机立窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温，按与例1相同的方法检测，各项指标均合格。将使用造纸废水前和使用造纸废水后生产的熟料各项指标对比结果如下表：
使用造纸废水前生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | MgO | SO<sub>3</sub> | F-CaO | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.28 | 19.92 | 4.15 | 5.48 | 63.16 | 4.31 | 1.45 | 2.30 | 98.75 | 0.93 | 0.88 | 2.07 | 1.32 | 48.45 | 25.08 | 7.48 | 12.62 |
使用造纸废水后生产的熟料
| 化学成份(％) | 率值 | 矿物含量(％) | ||||||||||||||
| Loss | SiO<sub>2</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Cao | Mgo | So<sub>3</sub> | F-CaO | ∑ | KH | KH- | n | P | C<sub>3</sub>S | C<sub>2</sub>S | C<sub>3</sub>A | C<sub>4</sub>AF |
| 0.26 | 19.90 | 4.11 | 5.47 | 62.97 | 4.33 | 1.37 | 1.43 | 98.41 | 0.93 | 0.90 | 2.08 | 1.33 | 52.93 | 17.11 | 7.55 | 12.49 |
与例1相同的生产普通硅酸盐水泥工艺，按照重量百分比，将烧成的硅酸盐水泥熟料按79％，加入6％的石膏，15％的混合材，磨细至通过0.08mm筛筛余量小于6.0％，制成水泥。并按与例1相同的方法检测，水泥的各项指标全部合格，具体数据见下表：
| 凝结时间 | 安定性(试饼沸煮法 | SO<sub>3</sub> | MgO | 抗折/压力极限(Mpa) | ||
| 初凝(时:分) | 终凝(时:分) | 3天 | 28天 | |||
| 4:02 | 5:03 | 合格 | 2.56 | 3.28 | 3.9/17.8 | 6.7/35.0 |
按上述方法生产水泥熟料及水泥，通过实际标定和检测，每吨熟料节约标煤4kg，节约用电2.8度。
Claims (6)
1、一种利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，将生料原料石灰石、黄铁石、煤矸石和无烟煤混合磨细成黑生料，送到成球盘加入水成黑生料球，然后投入窑内煅烧到部分熔融状态，最后从窑底卸出熟料，并冷却至常温；其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 75～81％；
黄铁石 1.8～3.2％；
煤矸石 8～12％；
无烟煤 9～11％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的水为造纸废水，加入造纸废水的重量为黑生料球总重量的10.5～14％。
2、根据权利要求1所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 76％；
黄铁石 2％；
煤矸石 11％；
无烟煤 11％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。
3、根据权利要求1所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 78％；
黄铁石 2.5％；
煤矸石 10.5％；
无烟煤 9％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的13％。
4、根据权利要求1所述的利用造纸废水生产硅酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述生料原料的重量百分比为：
石灰石 79％；
黄铁石 2％；
煤矸石 8.5％；
无烟煤 10.5％；
所述的送到成球盘成黑生料球时加入的造纸废水的重量为黑生料球总重量的12％。
5、一种利用权利要求1所述的硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：水泥原料的重量百分比为：
硅酸盐水泥熟料 79～82％；
石膏 5～6％；
混合材 13～15％。
6、根据权利要求5所述的利用硅酸盐水泥熟料生产普通硅酸盐水泥的方法，其特征在于：水泥原料的重量百分比为：
硅酸盐水泥熟料 80％；
石膏 6％；
混合材 14％。
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| 造纸废液用于水泥生产的研究. 刘晓存，李艳君.山东建材学院学报，第10卷第3期. 1996 * |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080102 Termination date: 20120227 |