CN100545117C - 一种利用烧结烟气脱硫石膏生产矿渣水泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用烧结烟气脱硫石膏生产矿渣水泥的方法，将经热处理的烧结烟气脱硫石膏应用于矿渣水泥的制备，高炉矿渣40%～60%，硅酸盐水泥熟料34%～56%，烧结烟气脱硫石膏4%～6%，放入球磨机共同混磨，或者各种物料单独混磨后，再按比例进行配比、混匀，磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg，即可生产325#和425#标号的矿渣水泥。添加烧结烟气脱硫石膏的矿渣水泥性能优良，不仅实现废物资源的综合利用，保护环境，还进一步节约成本，增加经济效益。

Description

一种利用烧结烟气脱硫石膏生产矿渣水泥的方法

技术领域

本发明涉及一种矿渣水泥的制备方法，属于建材技术领域。

背景技术

钢铁工业产生SO₂的污染源主要为烧结工序，烧结工艺过程产生的SO₂排放量约占钢铁企业年排放量40％～60％，控制烧结机生产过程SO₂的排放，是钢铁企业SO₂污染控制的重点。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化发展，单机废气量和SO₂排放量随之增大，控制烧结机烟气SO₂污染势在必行。因此，加快实施烧结烟气脱硫，减排SO₂，是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题，这将对改善我国乃至全球的生态环境产生重大的影响。

烧结烟气脱硫(FGD)石膏，是指采用湿式石灰石一石膏法工艺技术对烧结机所排放烟气中的二氧化硫进行脱除过程产生的副产品。脱硫石膏的主要成分是结晶硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)，颜色微黄，其酸碱度与天然石膏相当，呈中性或略偏碱性。化学成分和天然石膏相近，其CaSO₄+CaSO₄·2H₂O含量一般在90％以上，天然石膏的CaSO₄+CaSO₄·2H₂O含量一般在70％～80％范围。脱硫石膏如不加以利用，不但需要资金和土地建造堆场，而且还污染环境。

高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排除的副产品。从化学成分看，高炉矿渣是属于硅酸盐质材料。高炉熔渣经水淬急冷，来不及形成矿物结晶而把其中的化学能储存于形成的玻璃体中，因而具有较高的潜在活性。当磨细以后，在水泥熟料矿物的水化产物、石灰、石膏等激发剂作用下，它与水作用可生成水化硅酸盐等水化产物，具有硬性。高炉矿渣用于水泥混合材料，生产矿渣水泥，可以节约水泥熟料在水泥中的用量，不但降低水泥的生产成本，而且由于水泥熟料需要煅烧至1350～1450℃的高温，减少了水泥熟料在水泥中的用量，从而节约了煤电等能源，减少了土地资源和矿产资源的开采，减少了排放的废气，具有良好的社会效益。中国专利文件CN1149562(申请号95119002.4)高强钢渣矿渣水泥，采用35-45％的矿渣、35-57％的钢渣、5-20％的硅酸盐水泥熟料和3-8％的石膏混磨而成，所产水泥标号625^#。

发明内容

为解决钢铁生产中SO₂治理的副产物烧结烟气脱硫(FGD)石膏的再利用问题，本发明提供一种矿渣水泥及其制备方法。

发明概述

本发明研究发现，烧结烟气脱硫(FGD)石膏在不影响矿渣水泥强度的情况下可以替代天然石膏用作水泥的缓凝剂，或者将脱硫石膏掺人水泥基材料中作为激发剂使用，使用脱硫石膏作水泥缓凝剂是非常有效的将废物资源化的途径，可以创造良好的经济、社会和环境效益。

经石灰石-石膏湿法处理烧结烟气后所得副产物的烧结烟气脱硫石膏含10％左右的游离水，本发明首次提出了一种烧结烟气脱硫石膏的热处理方法，以使烧结烟气脱硫石膏能作为水泥缓凝剂，在不影响矿渣水泥性能的前提下成功应用于矿渣水泥的生产。

发明详述

一种矿渣水泥，其特征在于以烧结烟气脱硫石膏作为缓凝剂，与硅酸盐水泥熟料和高炉矿渣组成。

以上所述的烧结烟气脱硫石膏是将湿态的烧结烟气脱硫石膏在90～100℃进行热处理，使烧结烟气脱硫石膏的游离水含量在4％以下，再将大块石膏破碎至20mm以下。

上述的矿渣水泥，组分重量百分比如下：高炉矿渣40％～60％，硅酸盐水泥熟料34％～56％，烧结烟气脱硫石膏4％～6％。

上述的矿渣水泥，各组分分别磨碎至勃氏比表面积360～450m²/kg混合而得，或者，各组分先混合再磨碎至勃氏比表面积360～450m²/kg。

一种矿渣水泥的制备方法，步骤如下：

(1)利用钢铁企业余热锅炉产生的蒸汽作为热源，对湿态的烧结烟气脱硫石膏在90～100℃进行热处理，干燥脱水，使烧结烟气脱硫石膏的游离水含量在4％以下，再将大块石膏破碎至20mm以下，

(2)将步骤(1)经破碎后的烧结烟气脱硫石膏作为缓凝剂与硅酸盐水泥熟料、高炉矿渣按以下重量比配料：高炉矿渣40％～60％，硅酸盐水泥熟料34％～56％，烧结烟气脱硫石膏4％～6％，

(3)将步骤(2)的配料中的组份放入球磨机共同混磨，磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg，或者将步骤(2)的配料中的各组份分别磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg再在混合器中混匀，即得。

磨好的矿渣水泥经包装、检验后即可出厂。所得矿渣水泥标号可为325^#或425^#矿渣水泥。

添加烧结烟气脱硫石膏的矿渣水泥性能优良，不仅实现废物资源的综合利用，保护环境，还进一步节约成本，增加经济效益。

本发明的矿渣水泥，充分利用了烧结烟气脱硫石膏在水泥中的缓凝性，同时又充分发挥了高炉矿渣粉的水硬活性，使水化反应加快，且进行得充分，因此这种矿渣水泥凝结时间适中，力学强度性能好。且由于这种矿渣水泥力学强度好，微膨胀，抗渗水性好，耐腐蚀，水化热低，和易性好等优点，可以满足绝大部分的土木工程要求。本发明最突出的特点在于高效利用了钢铁企业的固体废弃物，充分反映了变废为宝，发展循环经济的特点，且生产工艺简单，水泥生产成本显著降低，经济效益、社会效益和环境效益显著。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中所用的硅酸盐熟料为525#普通硅酸盐水泥熟料(表1-2中简称：硅酸盐熟料)，高炉矿渣为经粒化水淬处理的高炉矿渣，烧结烟气脱硫石膏为石灰石-石膏法处理的烧结烟气脱硫石膏(表1-2中简称：脱硫石膏)。各原料的化学成分如表1所示。

表1原料化学成分含量表(质量百分比％)

原料	TFe	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	SO<sub>3</sub>	结晶水
									高炉矿渣	2.03	28.10	40.32	8.41	14.00	0.50	2.20
硅酸盐熟料	3.20	21.80	65.40	2.60	5.70	0.22	0.55
									脱硫石膏		1.82	31.24	0.64	0.39		41.52	18.56

实施例1：矿渣水泥及其制备方法，步骤如下：

(1)利用钢铁企业余热锅炉产生的蒸汽作为热源，对湿态的烧结烟气脱硫石膏在98℃进行热处理，干燥脱水，使烧结烟气脱硫石膏的游离水含量在3％，再将大块石膏破碎至20mm以下，

(2)将步骤(1)经破碎后的烧结烟气脱硫石膏作为缓凝剂与525#普通硅酸盐水泥熟料、经粒化水淬处理的高炉矿渣按以下重量比配料：高炉矿渣50％，硅酸盐水泥熟料46％，烧结烟气脱硫石膏4％，

(3)将步骤(2)的配料中的组份放入球磨机共同混磨，磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg，即得。产品编号：1，性能列于表2中。

实施例2：制备方法同实施例1，所不同的是配料为：高炉矿渣40％，硅酸盐水泥熟料56％，烧结烟气脱硫石膏4％，产品编号：2，性能列于表2中。

实施例3：制备方法同实施例1，所不同的是配料为：高炉矿渣60％，硅酸盐水泥熟料35％，烧结烟气脱硫石膏5％，产品编号：3，性能列于表2中。

实施例4：矿渣水泥及其制备方法，步骤如下：

(1)利用钢铁企业余热锅炉产生的蒸汽作为热源，对湿态的烧结烟气脱硫石膏在100℃进行热处理，干燥脱水，使烧结烟气脱硫石膏的游离水含量在2％，再将大块石膏破碎至20mm以下，

(2)将步骤(1)经破碎后的烧结烟气脱硫石膏作为缓凝剂与525#普通硅酸盐水泥熟料、经粒化水淬处理的高炉矿渣按以下重量比配料：高炉矿渣50％，硅酸盐水泥熟料45％，烧结烟气脱硫石膏5％，

(3)将步骤(2)的配料中的各组份分别磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg在混合器中混匀，即得。产品编号：4，性能列于表2中。

实施例5：制备方法同实施例4，所不同的是配料为：高炉矿渣60％，硅酸盐水泥熟料34％，烧结烟气脱硫石膏6％，产品编号：5，性能列于表2中。

实施例6：制备方法同实施例4，所不同的是配料为：高炉矿渣50％，硅酸盐水泥熟料44％，烧结烟气脱硫石膏6％，产品编号：6，性能列于表2中。表2中产品性能的检测方法按国际标准。

表2矿渣水泥应用实例性能检测数据

Claims (1)

1、一种矿渣水泥的制备方法，步骤如下：

(1)利用钢铁企业余热锅炉产生的蒸汽作为热源，对湿态的烧结烟气脱硫石膏在90～100℃进行热处理，干燥脱水，使烧结烟气脱硫石膏的游离水含量在4％以下，再将大块石膏破碎至20mm以下，

(2)将步骤(1)经破碎后的烧结烟气脱硫石膏作为缓凝剂与硅酸盐水泥熟料、高炉矿渣按以下重量比配料：高炉矿渣40％～60％，硅酸盐水泥熟料34％～56％，烧结烟气脱硫石膏4％～6％，

(3)将步骤(2)的配料中的各组份分别磨碎至勃氏比表面积在360～450m²/kg在混合器中混匀。