CN101913786B - 利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是包括下列步骤:按石灰石45~75%、固硫灰渣25~40%、铝矾土0~15%的原料组成和质量百分比例取各组分,破碎磨细后混合均匀,制得混合料;将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧10~90min,冷却,制得熟料;取水泥质量0~15%的二水石膏添加到熟料中,混合磨细,即制得特种水泥。本发明将工业废渣——固硫灰渣作为原料制备出以贝利特、硫铝酸钙、铁相为主要矿物的特种水泥。本发明不仅利用了大量废弃物,降低了水泥生产成本,提高了环保效益;而且煅烧温度低,降低了能耗;并且制备的水泥还具有良好的建筑施工性能。

Description

利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法
技术领域
本发明属于含硫化物等燃烧废物的水泥的制备方法,涉及一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法。适用于以废弃物循环流化床固硫灰渣等为原料制备建筑材料——特种水泥。
背景技术
循环流化床燃烧(Circulating fluidized bed combustion简称CFBC)技术是一种在燃烧过程中固硫的先进清洁燃煤技术,具有煤种适应性广、燃烧效率和固硫效率高、负荷调节性能好、固硫成本低等优点,能有效减少燃煤二氧化硫和NOX的排放、减少空气污染、利于环境保护,目前已得到大力的发展和推广。循环流化床(CFB)燃煤固硫灰渣是煤在采用循环流化床燃烧技术的流化床燃煤锅炉中燃烧时,含硫煤与脱硫剂在850℃~900℃温度下燃烧反应固硫后所得残渣,包括烟道收集的固硫灰和炉底排出的固硫渣。随着循环流化床锅炉大型化及其在发电技术方面的迅速发展,循环流化床灰渣的排放量也大幅度增加,目前每年排放的固硫灰渣已达约1.5亿吨左右(固硫灰的排放量明显大于固硫渣的排放量)。现有技术中,循环流化床(CFB)固硫灰渣的利用技术很少,大量的固硫灰渣处于简单堆放、任意排放的状态,既占用大量土地资源,污染大气、水体、土壤和生物环境,甚至还危害人体健康。如果不对这些固硫灰渣进行综合处理和利用,必将对环境造成二次污染,也必将制约流化床燃煤固硫技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足,采用石灰石、固硫灰渣为主要原料、铝矾土为铝质校正原料等,提供一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,为废弃物循环流化床固硫灰渣的利用提供一条有效途径。
本发明的内容是:一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是包括下列步骤:
a、配料:按石灰石45~75%、固硫灰渣25~40%、铝矾土0~15%的原料组成和质量百分比例取各组分,破碎磨细后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧10~90min,冷却(较好的是置于空气中急冷),制得熟料;
c、制水泥:取水泥质量0~25%(即制得的特种水泥中的质量百分比)的二水石膏或/和其它掺和料添加到熟料中,混合磨细,即制得特种水泥。
本发明的内容较好的是:一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是包括下列步骤:
a、配料:按石灰石45~70%、固硫灰渣25~40%、铝矾土5~15%的原料组成和质量百分比例取各组分,破碎磨细后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1400℃的温度下煅烧30~60min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取水泥质量0~25%(即制得的特种水泥中的质量百分比)的二水石膏或/和其它掺和料添加到熟料中,混合磨细,即制得特种水泥。
本发明的内容中:步骤a原料组成中所述固硫灰渣可以是固硫灰、固硫渣、或固硫灰和固硫渣的混合物。
本发明的内容中:步骤c所述二水石膏或/和其它掺和料可以是二水石膏、石灰石、粉煤灰、矿渣、钢渣、火山灰中的一种或两种以上的混合物。所述掺和料还可以是用于水泥中的其它混合材料。
本发明的内容中:步骤a所述原料各组分破碎磨细可以是将原料各组分破碎磨细至80μm筛余小于8%,也可以是将原料各组分破碎磨细至80μm筛余小于6%。
本发明的内容中:步骤c所述磨细较好的是磨细至比表面积为350~450m2/kg。
本发明的内容中:其特征是:步骤c中所述二水石膏可以是化工或天然二水石膏。
本发明的内容中:步骤b中所述煅烧可以是在立窑或旋窑中煅烧,可以采用任何形式的煅烧方式。
本发明的内容中:步骤a所述原料组成和质量百分比例较好的为石灰石60.3%、固硫灰渣31.1%、铝矾土8.6%。
本发明的内容中:步骤a所述原料组成和质量百分比例较好的还可以为石灰石60.5%、固硫灰渣32.3%、铝矾土7.2%。
本发明的内容中:步骤a所述原料组成和质量百分比例较好的还可以为石灰石60.4%、固硫灰渣31.7%、铝矾土7.9%。
本发明的内容中:步骤a所述原料各组分破碎磨细可以是将原料各组分分别破碎磨细、然后混合,也可以是配合好后混合在一起共同磨细至一定细度。
与现有技术相比,本发明具有下列特点和有益效果:
(1)本发明以石灰石、工业废弃物固硫灰渣(替代水泥生产中的部分铝矾土和石膏)为主要原料、铝矾土为铝质校正原料,制备出一种含硫铝酸盐矿物的特种水泥,可以有效解决电厂的大量废弃物固硫灰渣的排放、减低水泥的生产成本、减少生产水泥的能耗以及对资源的大量消耗,不但解决了大量固硫灰渣作为固体废弃物堆放、填埋的环境压力,还能给循环流化床锅炉使用企业带来一笔财富,也解决了建材行业资源短缺、高消耗的问题,符合资源再利用、循环资源化的发展趋势,达到环境效益、经济效益和社会效益三位一体的统一,符合我国可持续发展的战略思想;
(2)采用本发明,原料来源广,所需要的原料组分少,充分利用了废弃物固硫灰渣,降低了石灰石的消耗量、减少了二氧化碳的排放,适应性广;本发明方法中煅烧温度为1100~1450℃,比普通硅酸盐水泥的煅烧温度低,水泥易烧性好,且煅烧的熟料易磨性好,可大大降低能耗;本发明制得的特种水泥能够弥补普通硅酸盐水泥硬化后造成的干缩,还具有一定的早强,特别适于建筑施工的修补、利于建筑制品的耐久性;
(3)采用本发明,制备出以贝利特和硫铝酸钙为主要矿物的特种水泥,其中含有一定量的早强矿物硫铝酸钙,不含有铝酸三钙,减少水泥的收缩;在水化过程中形成钙矾石,不仅产生早期强度,而且还可以弥补水泥造成的干缩、水化过程中整体体积膨胀能够补偿普通硅酸盐体系硬化后造成的干缩现象,失去层间水后呈现低收缩,对工程应用没有破坏性;
(4)本发明制备出的水泥不仅具有低收缩性,还具有早强、低碱度、快硬、抗冻、抗渗、耐蚀、低热、后期强度增长稳定、耐久性好等良好性能,其低收缩性可以减少工程中出现的开裂造成的破坏;可以广泛用于修补工程、防水建筑工程和海洋建筑工程等,具有良好的建筑施工性能;
(5)本发明产品制备工艺简单,将废弃物固硫灰渣资源化利用,为固硫灰渣造成的环境污染提供一种有效地解决办法,利于保护环境,实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明,但不能理解为是对本发明保护范围的限制,该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石45%、固硫灰渣40%、铝矾土15%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧60min,冷却(较好的是置于空气中急冷),制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为350~450m2/kg),即制得特种水泥。
实施例2:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石70%、固硫灰渣25%、铝矾土5%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧30min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为350~450m2/kg),即制得特种水泥。
实施例3:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石60%、固硫灰渣30%、铝矾土10%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧50min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为350~450m2/kg),即制得特种水泥。
实施例4:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石60.3%、固硫灰渣31.1%、铝矾土8.6%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1320℃的温度下煅烧60min,冷却制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为355.8m2/kg),即制得特种水泥。
实施例5:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石60.4%、固硫灰渣31.7%、铝矾土7.9%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1320℃的温度下煅烧60min,冷却制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为355.8m2/kg),即制得特种水泥。
实施例6:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,包括下列步骤:
a、配料:按石灰石60.5%、固硫灰渣32.3%、铝矾土7.2%的原料组成和质量百分比例取各组分,分别破碎磨细(破碎磨细至80μm筛余小于6%)后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1320℃的温度下煅烧60min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取熟料磨细(磨细至比表面积为384.8m2/kg),即制得特种水泥。
实施例7-13:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤a中,原料组成和质量百分比例见下表:
Figure BSA00000205189100071
其它同实施例1-6中任一,略。
实施例16:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,取水泥质量25%(即制得的特种水泥中的质量百分比,后同)的二水石膏添加到熟料中,混合磨细,制得特种水泥;其它同实施例1-15中任一,略。
实施例17:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,取水泥质量1%的二水石膏添加到熟料中,混合磨细,制得特种水泥;其它同实施例1-15中任一,略。
实施例18:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,取水泥质量5%的二水石膏添加到熟料中,混合磨细,制得特种水泥;其它同实施例1-15中任一,略。
实施例19:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,取水泥质量10%的二水石膏添加到熟料中,混合磨细,制得特种水泥;其它同实施例1-15中任一,略。
实施例20-27:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,取二水石膏或/和其它掺和料添加到熟料中,混合磨细,制得特种水泥;所述二水石膏或/和其它掺和料及在制得的特种水泥中的质量百分比见下表;其它同实施例1-15中任一,略。
Figure BSA00000205189100081
所述二水石膏、石灰石、粉煤灰、矿渣、钢渣、火山灰在添加到熟料中前,较好的是按现有技术方式进行破碎磨细等预处理。
实施例28:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤a中,所述破碎磨细是破碎磨细至80μm筛余小于8%,其它同实施例1-27中任一,略。
实施例29:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,所述磨细是磨细至比表面积为350m2/kg,其它同实施例1-28中任一,略。
实施例30:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,所述磨细是磨细至比表面积为450m2/kg,其它同实施例1-28中任一,略。
实施例31:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤c中,所述磨细是磨细至比表面积为400m2/kg,其它同实施例1-28中任一,略。
实施例32:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1100℃的温度下煅烧90min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例33:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1450℃的温度下煅烧10min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例34:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1100~1200℃的温度下煅烧70min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例35:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1200~1300℃的温度下煅烧20min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例36:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1250℃的温度下煅烧60min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例37:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1100℃的温度下煅烧60min,其它同实施例1-31中任一,略。
实施例38:
一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,步骤b中,所述煅烧是将混合料置于1400℃的温度下煅烧30min,其它同实施例1-31中任一,略。
试验结果:以实施例4为例,经实验检测,制备出来的特种水泥的抗压强度性能如下表:
Figure BSA00000205189100101
其它实施例制得的特种水泥的抗压强度等性能同样具备实施例4以及发明内容部分所述良好性能和效果。
上述实施例及本发明内容中,所述固硫灰渣即所述废弃物——循环流化床(CFB)燃煤固硫灰渣,固硫灰渣的主要化学组成和重量百分比例可以为SiO225.82~43.66%、SO31.26~12.68%、CaO 2.85~21.35%、Al2O311.84~28.62%、Fe2O33.41~14.28%、K2O 0.54~1.09%、Ti2O 0.32~1.42%。也可以是现有技术中的其它固硫灰渣重量百分比例组成。
上述实施例及本发明内容中,所述石灰石系用于生产水泥的工业原料,石灰石主要成分是碳酸钙(CaCO3)。
上述实施例及本发明内容中,所述铝矾土(aluminous soil;bauxite)系工业原料,铝矾土又称矾土或铝土矿,主要成分是氧化铝,系含有杂质的水合氧化铝,是一种土状矿物。密度3.9~4g/cm3,硬度1~3,不透明。
本发明不限于上述实施例,本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (10)

1.一种利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是包括下列步骤:
a、配料:按石灰石45~75%、固硫灰渣25~40%、铝矾土0~15%的原料组成和质量百分比例取各组分,破碎磨细后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1450℃的温度下煅烧10~90min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取水泥质量0~25%的二水石膏或/和其它掺和料添加到熟料中,混合磨细,即制得特种水泥。
2.按权利要求1所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是包括下列步骤:
a、配料:按石灰石45~70%、固硫灰渣25~40%、铝矾土5~15%的原料组成和质量百分比例取各组分,破碎磨细后混合均匀,制得混合料;
b、煅烧:将混合料置于1100~1400℃的温度下煅烧30~60min,冷却,制得熟料;
c、制水泥:取水泥质量0~25%的二水石膏或/和其它掺和料添加到熟料中,混合磨细,即制得特种水泥。
3.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤a原料组成中所述固硫灰渣是固硫灰、固硫渣、或固硫灰和固硫渣的混合物。
4.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤c所述二水石膏或/和其它掺和料是二水石膏、石灰石、粉煤灰、矿渣、钢渣、火山灰中的一种或两种以上的混合物。
5.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤a所述原料各组分破碎磨细是将原料各组分破碎磨细至80μm筛余小于8%。
6.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤c所述磨细是磨细至比表面积为350~450m2/kg。
7.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤c中所述二水石膏是化工或天然二水石膏。
8.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤b中所述煅烧是在立窑或旋窑中煅烧。
9.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤a所述原料组成和质量百分比例为石灰石60.3%、固硫灰渣31.1%、铝矾土8.6%。
10.按权利要求1或2所述的利用循环流化床固硫灰渣制备特种水泥的方法,其特征是:步骤a所述原料组成和质量百分比例为石灰石60.5%、固硫灰渣32.3%、铝矾土7.2%。
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