CN100387539C - 充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥。它是在生料中掺入重量比大于12%的以磷渣、锌渣、炉底渣、硫酸渣和矿石、粘土、煤，经破碎、粉磨制成KH 0.98±0.02、n 2.4±0.1、P 1.4±0.1的生料，掺入废渣作矿化剂，能有效改善生料的易烧性，降低熟料的烧成热耗及fCaO含量，促进固相反应的顺利进行，形成低煤耗低快烧的原料基础，减少矿石、粘土、煤的用量，达到节能降耗；经煅烧后的熟料，在其掺加重量比大于30%的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣组成的混合材，经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品，产品具有早期强度高、后期强度增长快，生产的水泥制品抗折、抗压强度高。本产品经省级质检部门检验，各项理化指标均优于GB12958-1999标准。

Description

充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥

技术领域

本发明涉及复合硅酸盐水泥，具体地说，是一种利用工业废渣生产复合硅酸盐水泥，是在生料的配制中利用工业废渣作原辅材，在煅烧后的熟料中掺入工业废渣作水泥混合材，经粉磨制成复合硅酸盐水泥。该产品用于高层建筑、桥梁、涵洞等建设，特别适用于水利建设。

背景技术

随着市场经济的发展，水泥行业结构调整力度加大，国家倡导绿色环保型产品，采用税收优惠政策来鼓励企业对工业废渣的研究和利用，逐渐提高废渣的利用率，减少废渣对生态环境的污染，减少废渣的堆放占用耕地，变废为宝，大力开发废渣资源，生产绿色环保型产品，节约能源，降低生产成本，促进企业的快速发展。为此，如何变废为宝、减少环境污染、有效地利用工业废渣，开发建材资源，降低生产成本，这是近十年来许多水泥生产厂家一致研讨的重要课题，在公开出版物上也屡见有关报道，但未见有与本发明相同的报道。

本申请人的原专利《利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥》(CN1213654A，申请号98112275.2)，其技术方案是以矿石、白煤、粘土、铁粉成份组成的生料，经煅烧后的熟料中掺加以磷渣、石膏、粉煤灰、石灰石所组成的混合材，再经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品。显然，该技术是在水泥熟料中利用了工业废渣资源，即磷渣、粉煤灰、磷石膏，减少了废渣对环境的污染，变废为宝，并取得了一定的经济效益和社会效益。但是，在生料的配制中未利用工业废渣作原辅材料，所以煤、粘土用量较大，且生料进入机立窑煅烧成熟料的烧成热耗偏高，窑工劳动强度大，立窑产量低，生产成本高。

虽然，在中国专利还公开了一种《利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥》(CN1400188A，申请号01133727.3)，它是以石灰石、粘土、无烟煤、黄磷渣、铁粉为生料，经粉磨、均化、煅烧等工序加工而成产品。该技术主要是生料中加入4-15％黄磷渣，而无其它工业废渣加入，更没有涉及在水泥熟料中利用工业废渣。

发明内容

申请人是在原专利(申请号98112275.2)的基础上，不仅把黄磷渣、粉煤灰等工业废渣作水泥混合材掺入熟料中经粉磨制成水泥，而且通过潜心研究，对在生料的配制中采用工业废渣作原料，将黄磷渣、炉底渣等工业废渣作为原辅材料与矿石、粘土、煤进行配料，制成全黑生料，在不改变现有生产工艺，用工业废渣代替原辅材料，提高工业废渣的利用率、降低能耗、减少矿石、煤、粘土用量，不仅利废而且其环保意义更大，达到废渣资源综合利用，资源节约，资源替代的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥，在生料中采用重量百分比大于12％的包括黄磷渣、炉底渣、锌渣、硫酸渣的工业废渣进行配料，其生料按重量配比：矿石63-78％、粘土5-9％、炉底渣5-9％、黄磷渣2-6％、锌渣1-2％、硫酸渣0.8-1.2％、煤8-10％。

生料优选的配比：矿石70％、粘土7％、炉底渣7％、黄磷渣4％、锌渣1.5％、硫酸渣1％、煤9.5％。

按上述配料，制成饱和比(KH)0.96-1.00、硅酸率(n)2.3-2.5、铝氧率(P)1.3-1.5的生料。

经煅烧后的熟料，在其掺加重量比大于30％的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣组成的混合材，熟料与混合材按重量配比：硅酸盐水泥熟料60-72％、黄磷渣8-17％、粉煤灰11-17％、磷石膏1-3％、锂渣3-7％。

熟料优选的配比：硅酸盐水泥熟料66％、黄磷渣10％、粉煤灰16％、磷石膏2％、锂渣6％。

混合材不经预先处理，直接掺入煅烧的熟料中。

本发明在生料的配制过程中，采用黄磷渣、炉底渣、锌渣、硫酸渣等工业废渣与矿石、粘土、煤配制成全黑生料，制成饱和比(KH)0.96-1.00、硅酸率(n)2.3-2.5、铝氧率(P)1.3-1.5的生料。采用工业废渣配制生料，主要煅烧采用小料球快烧技术，利用工业废渣中含有的有效成分和微量元素及高活性成分，能显著改善生料的易烧性，降低熟料的烧成煤耗，加快硅酸盐矿物的大量形成，降低熟料热耗和fCaO含量，促进固相反应的顺利进行。废渣中CaO、SiO₂等高活性成分，均不需再耗热分解即可直接参与化学反应。工业废渣中还含有少量的F^-1、S^-2、Zn²⁺、Mgo、P₂O₅等成份，在水泥烧制过程中起到助熔的作用，使液相出现的温度降低。液相量增加，液相粘度降低，离子在液相中扩散的速度加快，加快C₃S的形成，从而使熟料质量有较大的改善，故有增产、降低煤耗，提高熟料质量的作用，在煅烧后的熟料中掺加粉煤灰、磷渣、磷石膏、锂渣所组成的混合材，经破碎、粉磨、均化等工序加工而成产品。

在上述配料中：所用黄磷渣应符合国家标准GB6645用于水泥中粒化电炉磷渣的技术要求；粉煤灰应符合国家标准GB1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰要求；锂渣要求SiO₂和Al₂O₃含量之和大于70％。

采用上述技术方案适当调整生料的饱和比，以及熟料与混合材的配比，可生产出不同标号的复合硅酸盐水泥。

本发明的有益效果：

本发明采用工业废渣作原辅材料与矿石、粘土、煤配料制成生料，由于黄磷渣、锌渣中含有少量的P₂O₅和F^-1、Zn²⁺等微量元素，可作矿化剂起助烧作用，显著改善了生料的易烧性，降低液相出现的温度，扩大烧成温度范围，加速C₃S的形成；还含有-定量的SiO2、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO高活性成分，具有一定的晶种作用，在煅烧过程中起诱导结晶作用，能加快硅酸盐矿物的大量形成，可降低熟料烧成热耗和fCaO含量促进固相反应的顺利进行，能使熟料质量有较大改善，降低煤耗，达到了废渣资源综合利用，资源节约，资源替代的目的。将熟料与黄磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣以一定的配比，经粉磨制成水泥，黄磷渣、粉煤灰、锂渣是具有一定活性的混合材，直接与熟料混合，不经预处理，磷石膏替代二水石膏作缓凝剂。采用本技术能充分利用本地的废渣资源(黄磷渣、粉煤灰、炉底渣、硫酸渣、锂渣、磷石膏等)，提高废渣的掺入量，降低煤耗，减少废渣对生态环境的污染，变废为宝，其经济效益、社会效益、生态效益显著。

本发明与原专利(申请号98112275.2)复合硅酸盐水泥相比：废渣的掺量大于40％，在降低熟料烧成热耗，改善生料易烧性，降低窑工的劳动强度，提高立窑产量方面有所不同。在生料的配制中能节煤25％，降低粘土用量50％，提高废渣利用率13％，降低成本25元/吨，节约电20％以上，熟料产量提高25％。

本发明与专利技术(申请号01133727.3)复合硅酸盐水泥相比：由于生料中不仅含有黄磷渣，还包括炉底渣、锌渣、硫酸渣，产品中废渣的掺量大于40％，所以在利废、降耗，减少废渣对生态环境污染，变废为宝，其经济效益、社会效益、生态效益更加显著。

本发明产品经“四川省建材产品质量监督检验中心”检测表明，符合GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》和GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》的要求(见附件1、附件2)。本产品具有早期强度高、后期强度增长快，生产的水泥制品抗折、抗压强度高，适用范围广、价格适中，推广价值大。

附件1：复合硅酸盐水泥《检验报告》(NO：S05--1539)1份。

附件2：复合硅酸盐水泥《检验报告》(NO：J05--2076)1份。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明原燃材化学成分见表一。

本发明的生料配料，见下列表二的实施例(1)-(5)。

本发明的熟料配料，见下列表三的实施例①-⑤。

表一原燃材化学成份

名称	LOSS	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	SO<sub>3</sub>	∑
									矿石	42.5	0.75	1.70	0.46	53.1	0.77		99.28
粘土	9.7	57.60	12.20	4.60	9.50	2.90		96.50
									炉底渣	14.8	48.30	17.10	14.20	3.30	1.20		98.90
黄磷渣	-0.20	40.98	4.70	0.43	48.94	1.09		95.94
									锌渣	7.70	39.10	7.30	20.1	14.6	3.4		92.2
硫酸渣	5.60	21.37	4.99	59.8	4.47	1.37		97.6
									煤灰		50.6	25.20	14.21	5.6	0.70	3.60	99.90
锂渣	9.30	57.50	15.45	0.51	6.20	0.61	4.50	94.07
									磷石膏							39.90
粉煤灰	5.90	52.08	26.37	9.10	3.55	0.86		97.86

无烟煤工业分析

项目	Mad	Aad	Vad	Fcaol	Q
						分析值	1.50	27.00	4.69	66.81	22613

表二生料配料

在生料中掺入重量比大于12％的以磷渣、锌渣、炉底渣、硫酸渣和矿石、粘土、煤，经破碎、粉磨制成饱和比0.98±0.02、硅酸率2.4±0.1、铝氧率为1.4±0.1的生料，掺入废渣作矿化剂，有效改善生料的易烧性，降低熟料的煅烧温度，形成低煤耗低快烧的原料基础，减少矿石、粘土、煤的用量，达到节能降耗。

表三熟料配料

经煅烧后的熟料，在其掺加重量比大于30％的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、硫酸渣组成的混合材，经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品，产品具有早期强度高、后期强度增长快，生产的水泥制品抗折、抗压强度高。

在上述配料中

黄磷渣：是制磷工业的废渣，含有40％-50％的CaO，35-40％的SiO₂、3.5-5％的Al₂O₃，符合GB6645《用于水泥中的粒化电炉磷渣》，可替代粘土配料，提高生料易烧性。

粉煤灰：是火力发电厂排出的废渣，具有一定活性的混合材，它的玻璃体含量越高，SiO₂和Al₂O₃组分越多。

锌渣：含有一定量的微量元素，具有矿化作用。

煤底渣：化工厂排放的工业废渣，以SiO₂、Al₂O₃为主，与粘土矿物相似，具有一定的发热量，配料可节约烧成用煤，降低煤耗。

硫酸渣：制硫酸工业废渣，以Fe₂O₃、SiO₂为主。

磷石膏：磷化工业排出的废渣，SO₃含量在40％左右，可替代二水石膏作缓凝剂。

锂渣：化工业废渣，是具有一定活性的混合材，主要成份SiO₂和Al₂O₃，玻璃体含量较多。

上述实施例的生料化学成分见表四。

上述实施例的熟料化学成分及强度值见表五。

表四生料化学成份

名称	LOSS	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO	KH	n	P
										生料1	38.13	12.72	3.28	2.18	40.28	1.10	0.956	2.3	1.5
生料2	38.05	12.51	3.22	2.30	40.50	1.20	0.98	2.3	1.40
										生料3	38.31	12.86	3.31	2.37	40.62	1.17	0.96	2.3	1.40
生料4	38.26	12.79	3.21	2.27	40.55	1.23	0.96	2.3	1.40

根据进厂原燃辅材的质量，调整配比，制成饱和比为0.98±0.02、硅酸率为2.4±0.1、铝氧率为1.4±0.1的生料，

表五熟料化学成份

本发明复合硅酸盐水泥的生产方法是采用现有的生产水泥的工艺，参见图1：生料原料→破碎→微机配料→生料仓→生料粉磨→生料园库→生料均化→立窑煅烧→熟料库→熟料配料→破碎→熟料仓→水泥粉磨→水泥园库→均化→包装→检验→合格成品出厂。本产品采用这些标准：GB12958-1999复合硅酸盐水泥；GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)；GB/T1346-2001水泥标准细度用水量、凝结时间、安全性检验方法；GB/T176-1996水泥化学分析方法；GB/T212-2001煤的工业分析方法；GB1345水泥细度检验方法(80μm筛分析法)；GB5483用于水泥中的石膏和硬石膏；GB1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰；GB6645用于水泥中粒化电炉磷渣。本“产品质量”测试参数见表六，产品经省质量检验中心检测表明：各项理化指标均优于国家标准，放射性检测符合标准要求GB6566-2001要求(见附件1、附件2)。

表六产品质量

Claims (5)

1.一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥，其特征在于，所述水泥以重量百分比计，由以下组分组成：硅酸盐水泥熟料60-72％、黄磷渣8-17％、粉煤灰11-17％、磷石膏1-3％、锂渣3-7％；其中所述硅酸盐水泥熟料由水泥的生料经煅烧而成，所述水泥的生料以重量百分比计，由以下组分组成：矿石63-78％、粘土5-9％、炉底渣5-9％、黄磷渣2-6％、锌渣1-2％、硫酸渣0.8-1.2％、煤8-10％。

2.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于，所述水泥的生料以重量百分比计，由以下组分组成：矿石70％、粘土7％、炉底渣7％、黄磷渣4％、锌渣1.5％、硫酸渣1％、煤9.5％。

3.根据权利要求1或2所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于，制成的生料饱和比0.96-1.00、硅酸率2.3-2.5、铝氧率1.3-1.5。

4.根据权利要求3所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于，所述的水泥以重量百分比计，由以下组分组成：硅酸盐水泥熟料66％、黄磷渣10％、粉煤灰16％、磷石膏2％、锂渣6％。

5.根据权利要求4所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于，黄磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣不需经预先处理，直接掺入硅酸盐水泥熟料中与熟料混合。

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