CN101891406B

CN101891406B - 一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法

Info

Publication number: CN101891406B
Application number: CN2010102232575A
Authority: CN
Inventors: 王文龙; 马春元; 冯正义; 董勇; 徐夕仁; 宋占龙
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2030-07-12
Also published as: CN101891406A

Abstract

本发明公开了一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，该种方法按重量百分比的配料如下：脱碱选铁后的赤泥50～70％，脱硫石膏5～15％，石灰石20～40％；将配料经过粉磨后，在窑炉内煅烧，烧成温度为1300～1350℃，煅烧时间为15～40分钟。本发明利用废弃资源作为主要原料，成本低，能耗低，水泥性能优良，具有显著的经济效益和环境效益。

Description

一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法

技术领域

本发明涉及一种利用废弃资源生产水泥的方法，特别是利用氧化铝生产企业的废弃物赤泥和燃煤脱硫产生的副产物脱硫石膏作主要组分制备水泥的方法。

背景方法

赤泥是氧化铝生产企业所产生排放量巨大的工业废渣，因其含有呈红色的氧化铁，故称为赤泥。每生产1吨氧化铝，附带产生0.8-1.5吨赤泥。2010年我国赤泥产生量约5000万吨，累计赤泥堆积量已达几亿吨，已造成了严重的环境问题。目前，赤泥仍然大部分未得到有效利用，主要的利用形式包括作路基、砖瓦等建材应用，选铁、选钛等金属回收，以及对水泥生产的尝试。含碱量高是赤泥难以利用的主要原因之一，大型铝企业已普遍开始重视赤泥的脱碱处理，脱碱后赤泥则具有大规模利用的潜力。脱碱赤泥回收铁是附加值较高的技术途径，赤泥选铁工艺已较为常见，选铁之后的赤泥仍然是数量庞大的固体废弃物。

专利“一种利用赤泥生产水泥的方法”(公开号CN 1613809A)，主要涉及消除赤泥脱碱后贮存配料过程中的胶结结硬问题，主要为原料的处理方法。专利“一种赤泥制备硫铝酸盐水泥的方法”(公开号CN 1837121A)，仅是用赤泥替代部分硫铝酸盐水泥常规原料，仍然需要大量的铝矾土和石膏，成本较高；且该专利描述的赤泥没有经过脱碱处理，不能以赤泥为主要原料，否则水泥性能存在隐患。

脱硫石膏是湿法烟气脱硫工艺的副产物，随着脱硫设施的逐渐普及，其产生量日益增多。虽然脱硫石膏可在石膏板、水泥缓凝剂等方面利用，但与天然石膏相比，其质量逊色，且由于其数量过大，应用市场已逐渐饱和。目前，全国产生的脱硫石膏只有1/3能被有效利用，2/3被贮存，新的大规模利用途径亟待开拓。

迄今为止，还没有利用上述脱碱选铁赤泥、脱硫石膏两种固体废弃物作主要原料生产水泥的专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，该方法是根据氧化铝生产企业的赤泥和燃煤脱硫产生的脱硫石膏两种固体废弃资源量大难以大规模利用的特点研发成功的针对性的综合利用方法。

本发明采取的技术方案为：

一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，按重量百分比的配料如下：脱碱选铁后的赤泥50～70％，脱硫石膏5～15％，石灰石20～40％；将配料经过粉磨后，在窑炉内煅烧，烧成温度为1300～1350℃，煅烧时间为15～40分钟。

所述的脱碱选铁后的赤泥，Na₂O和K₂O总含量低于1％(wt％)，Al₂O₃与Fe₂O₃的重量含量比大于2。

所述的脱硫石膏含水率不超过10％。

本发明所烧成的水泥熟料以硫铝酸钙(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)和硅酸二钙(2CaO·SiO₂)和铁相为主要矿物物相，所占比例分别为25～55％，45～65％和5～20％；烧成的水泥熟料，经过抗压强度试验，3天抗压强度可达21Mpa，28天抗压强度可达42.5Mpa。

本发明的优势在于利用废弃资源作为主要原料，成本低，能耗低，水泥性能优良，具有显著的经济效益和环境效益。由于赤泥和脱硫石膏均为数量巨大的废弃资源，成本低廉，因此原料成本主要是石灰石的成本和运输费用。本技术的最佳烧成温度为1300℃，比硅酸盐水泥的1450℃低150℃左右；由于赤泥和脱硫石膏均为粉状物料，易磨性非常好，生料粉磨电耗可大大降低，因此本技术生产能耗远低于常规水泥生产。水泥产品属于硫铝酸盐水泥，具有早强、高强、抗腐蚀等优良性能。废弃资源的综合利用，可减少占地，消除贮存造成的直接环境影响；所需石灰石量远低于硅酸盐水泥，有利于石灰石资源的节约；低能耗和低石灰石需求量均可减少CO₂的排放，与普通水泥正常。

与专利CN 1837121A相比，本发明可完全排除对高成本铝矾土的依赖，赤泥不再是辅助原料，而是主要原料，可真正实现赤泥的大规模、高效益利用。

附图说明

图1为实施例1烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱；

图2为实施例2烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱；

图3为实施例3烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱；

其中，A为硫铝酸钙，B为硅酸二钙。

具体实施方式

本发明实施例用的赤泥均为脱碱选铁后的赤泥，对脱碱和选铁的具体工艺无要求，只要求最终Na₂O和K₂O总含量低于1％(wt％)，Al₂O₃与Fe₂O₃的重量含量比大于2。脱硫石膏含水率不超过10％。

实施例1：利用脱碱选铁后的赤泥、脱硫石膏和石灰石进行配料，赤泥占51.5％，脱硫石膏占9.6％，石灰石占38.9％，其中赤泥的主要成分组成为：SiO₂占21.7％，Al₂O₃占36.8％，Fe₂O₃占6.8％，CaO占28.2％。煅烧温度为1300℃，煅烧时间为30分钟。所得产品经过水泥标准胶砂强度试验(GB/T 17671-1999)，3天和28天抗压强度分别为45.6Mpa和68.5Mpa。

实施例2：利用脱碱选铁后的赤泥、脱硫石膏和石灰石进行配料，赤泥占60.2％，脱硫石膏占8.1％，石灰石占31.7％，其中赤泥的主要成分组成为：SiO₂占25.3％，Al₂O₃占30.5％，Fe₂O₃占4.4％，CaO占33.1％。煅烧条件与前例相同。所得产品经过抗压强度试验，3天和28天抗压强度分别为41.8Mpa和59.9Mpa。

实施例3：利用脱碱选铁后的赤泥、脱硫石膏和石灰石进行配料，赤泥占69.5％，脱硫石膏占9.5％，石灰石占21.0％，其中赤泥的主要成分组成为：SiO₂占30.3％，Al₂O₃占24.6％，Fe₂O₃占4.8％，CaO占34.6％。煅烧条件与前例相同。所得产品经过抗压强度试验，3天和28天抗压强度分别为37.4Mpa和56.8Mpa。

Claims

1.一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，其特征是，按重量百分比的配料如下：脱碱选铁后的赤泥50～70％，脱硫石膏5～15％，石灰石20～40％；将配料经过粉磨后，在窑炉内煅烧，烧成温度为1300～1350℃，煅烧时间为15～40分钟；所述的脱碱选铁后的赤泥，Na₂O和K₂O总含量低于1％，Al₂O₃与Fe₂O₃的重量含量比大于2。

2.按照权利要求1所述的利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，其特征是，所述的脱硫石膏含水率不超过10％。