CN102351445A - 超低碱硅酸盐水泥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低碱硅酸盐水泥生产方法,其技术特点是严格选用低碱含量的原燃料,采用科学熟料配方:石灰饱和系数LSF=95±1.5,硅率SM=2.20±0.1,铝率AM=0.80±0.1,计算得出最佳原料配比方案为高钙石灰石为80.3%,高硅砂岩为12.5%,转炉渣为7.2%。经“湿磨干烧”半干法水泥生产工艺煅烧成硅酸盐的水泥熟料,f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l;采用最佳水泥用料配方按超低碱硅酸盐熟料∶铁合金渣∶高钙石灰石∶天然石膏=70~90∶7~13∶4~8∶2~7,生产出425#超低碱硅酸盐水泥,碱含量均≤0.4%,平均为0.37%,达到国际标准的低碱水泥。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,尤其涉及一种超低碱硅酸盐水泥及其生产方法。
背景技术
水泥中含有有害物质碱,碱在拌制混凝土时若超标将会发生极具危害的碱-集料反应(AAR),最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象,这是破坏混凝土建筑的一个重要因素。由于碱-集料反应(AAR)对混凝土耐久性的极大危害,使其已成为混凝土工程的全球性问题。混凝土中的有害碱并不只是水泥带入的,混凝土集料(砂石)、水、外加剂均有可能带入有害物质碱,像贵州省砂石中就富含有害物质碱和活性成分。为了预防混凝土碱-集料反应,需要选用碱含量低的材料。天然砂石的碱含量是自然形成的,难以通过人为手段控制其碱含量高低,而水泥是人造产品,可以通过各种技术手段控制水泥中的碱含量,水泥中的碱含量越低越好。由此提出低碱水泥,已成为今后一个时期内国际水泥生产的发展方向。据检索了解,国内关于研制开发低碱水泥的报道已有一些,普遍采用的是干法工艺生产,也有个别采用湿法工艺生产,生产出的低碱水泥大多数刚刚满足国标要求。在低碱水泥生产和制备方面,我们检索到如下公开文献:
中国专利,一种低碱水泥的生产方法,申请号:CN00119388,申请日:20000711,公开日:20020130,申请人:内蒙古蒙西高新材料股份有限公司(内蒙),法律状态:授权。摘要:该发明涉及一种低碱水泥生产方法,其技术特点是严格选用低碱原料,采用科学生料配比:KH=0.890~0.930,SM=2.0~2.2,AM=1.1~1.3,经湿法回转窑煅烧成硅酸盐的水泥熟料;用最佳用料配方:1.熟料82~85%、煤矸石11~14%、石膏3.8~4.2%生产出525#R低碱水泥;2.熟料54~57%、煤矸石31~32%、矿渣2~4%、石灰石3~5%、石膏4.2~4.6%生产出复合425#R低碱水泥。525#R含碱量为0.3%,425#R含碱量为0.37%,远远低于国际和国标规定的低碱水泥碱含量低于0.6%的指标。主权项:一种低碱水泥的生产方法,以石灰石、粘土质材料、铁粉等做主要原料,采用湿法生产工艺,其特征是:生产熟料所用的原料:石灰质原料:TCaCO3≥93%、MgO≤1.5%、R 2 O≤1%;粘土质原料:Si 2 O≥75%、R 2 O≤1.5%;铁质校正原料:Fe 2 O 3≥55%、R 2 O≤0.5%;煤:灰份≤26%、水份≤4.0%、煤灰中R 2 O≤1.0%;生料配比方案:KH=0.890~0.930,SM=2.0~2.2,AM=1.1~1.3;经湿法回转窑煅烧生产出低碱熟料;再由低碱熟料、混合材料,石膏配料混合,对混合材料的要求是:煤矸石:水份≤3.0%、Loss≤7.0%、R 2 O≤0.5%;矿渣:水份≤3.0%、活性系数≥1.6、R2 O≤0.5%;石膏:水份≤4.0%、SO 3≥38%,R 2 O≤2.0%,经粉磨生产出低碱水泥。
文献CN00119388采用的是湿法窑生产熟料,湿法窑虽然生产出的熟料质量较高,强度较好,但由于热耗高(熟料热耗通常为5234~6490千焦/千克),能源消耗大,且生产时用水量大,消耗水资源,我国已把湿法水泥生产列为限制淘汰窑型。而目前在国内兴起的新型干法回转窑节能(熟料料耗为3140~3768千焦/千克)、产量高、生产率高,但目前少有能生产出达到国际标准的低碱水泥。
发明内容
针对上述存在的技术问题,为了预防混凝土碱-集料反应,降低水泥中的碱含量,本发明采用“湿磨干烧”生产工艺,生产出碱含量低于0.4%的超低碱水泥,大大低于国际和国家标准。
本发明所采用的技术方案是:
一种超低碱硅酸盐水泥,制备该水泥的原料包括:超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏。所述的原料重量份数比为:超低碱硅酸盐熟料∶铁合金渣∶高钙石灰石∶天然石膏=70~90∶7~13∶4~8∶2~7。
制备以上所述的超低碱硅酸盐水泥的最佳原料重量份数比为:超低碱硅酸盐熟料∶铁合金渣∶高钙石灰石∶天然石膏=80∶9∶6∶5。
制备所述的超低碱硅酸盐熟料的原料要求为:钙质原料石灰石指标要求:CaO≥53%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%,没有夹缝土;硅质原料选用碱含量较低的高硅砂岩,其SiO2≥85%,R2O≤1.3%;铁质原料选择Fe2O3相对较高,碱含量较低的转炉渣,R2O≤0.4%;选用煤质较好,发热量较高,灰分较低的燃煤,碱含量要求≤0.6%。其中,原料按照高钙石灰石为80.3%,高硅砂岩为12.5%,转炉渣为7.2%进行配比。
所述的铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏的材料要求为:铁合金渣碱含量要求≤0.10%;高钙石灰石指标要求:CaO≥54%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%;天然石膏指标要求R2O≤0.10%。
所述的超低碱硅酸盐熟料率值控制在:LSF=95±1.5,SM=2.20±0.1,AM=0.80±0.1。其中,LSF表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度,SM表示熟料中SiO2的百分含量与Fe2O3及Al2O3百分含量之比,AM表示熟料中Al2O3的百分含量与Fe2O3百分含量之比。
制备以上所述的超低碱硅酸盐水泥的方法,其工艺步骤包括:生料制备、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成、水泥粉磨。
所述的生料制备是按重量百分比将符合要求的钙质原料石灰石75%~85%、硅质原料高硅砂岩10%~15%、铁质原料转炉渣5%~10%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水33~36%的浓缩料浆。
所述的生料制备是按重量百分比将符合要求的原料按照钙质原料石灰石80.3%、硅质原料高硅砂岩12.5%、转炉渣7.2%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水33~36%的浓缩料浆。
所述的料浆脱水是将浓缩料浆经真空吸滤机脱水后形成含水19~22%的滤饼
所述的滤饼烘干破碎是将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气将其烘干成含水1~3%的生料粉。
所述的熟料烧成是将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
所述的水泥粉磨是将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按配比70~90∶7~13∶4~8∶2~7入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
所述的水泥粉磨是将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按配比80∶9∶6∶5入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
本发明的优点:
1.本发明的生产水泥碱含量均低于0.4%,远远低于国际和国家标准规定的低碱水泥碱含量低于0.6%的指标
2.本发明的水泥具有低碱、耐磨的特点,非常适用于机场、铁路等重点工程的建设。
3.本发明的方法分别利用湿磨均化效果好和干法窑节能、高产的优点生产出达到国际标准的低碱水泥,采用“湿磨干烧”生产出碱含量低于0.4%的超低碱水泥。
附图说明
图1是本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
原料选取和预处理要求:
钙质原料石灰石指标要求:CaO≥53%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%,没有夹缝土;
硅质原料选用碱含量较低的高硅砂岩,其SiO2≥85%,R2O≤1.3%;
铁质原料选择Fe2O3相对较高,碱含量较低的转炉渣,R2O≤0.4%;
选用煤质较好,发热量较高,灰分较低的燃煤,碱含量要求≤0.6%。
铁合金渣碱含量要求≤0.10%;
高钙石灰石指标要求:CaO≥54%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%;
天然石膏指标要求R2O≤0.10%。
实施例1
生料制备:将符合要求的钙质原料石灰石75%、硅质原料高硅砂岩15%、铁质原料转炉渣10%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水33%的浓缩料浆。
料浆脱水:将浓缩料浆(含水33%)经真空吸滤机脱水后形成含水19%的滤饼。
滤饼烘干破碎:将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气(600℃)将其烘干成含水1~3%的生料粉。经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离,分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中,出旋风分离器的废气(约150℃)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后,经烟囱排入大气。
熟料烧成:将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
水泥粉磨:合格熟料进入联合储存库后,经水泥磨磨头电子皮带秤配料,将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按重量比70∶7∶4∶2入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
实施例2
生料制备:将符合要求的钙质原料石灰石80.3%、硅质原料高硅砂岩12.5%、铁质原料转炉渣7.2%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水34%的浓缩料浆。
料浆脱水:将浓缩料浆(含水34%)经真空吸滤机脱水后形成含水20%的滤饼。
滤饼烘干破碎:将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气(600℃)将其烘干成含水1~3%的生料粉。经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离,分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中,出旋风分离器的废气(约150℃)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后,经烟囱排入大气。
熟料烧成:将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
水泥粉磨:合格熟料进入联合储存库后,经水泥磨磨头电子皮带秤配料,将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按重量比80∶9∶6∶5入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
实施例3
生料制备:将符合要求的钙质原料石灰石85%、硅质原料高硅砂岩10%、铁质原料转炉渣5%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水35%的浓缩料浆。
料浆脱水:将浓缩料浆(含水35%)经真空吸滤机脱水后形成含水22%的滤饼。
滤饼烘干破碎:将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气(600℃)将其烘干成含水1~3%的生料粉。经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离,分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中,出旋风分离器的废气(约150℃)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后,经烟囱排入大气。
熟料烧成:将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
水泥粉磨:合格熟料进入联合储存库后,经水泥磨磨头电子皮带秤配料,将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按重量比90∶13∶8∶7入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
实施例4
生料制备:将符合要求的钙质原料石灰石80.3%、硅质原料高硅砂岩12.5%、铁质原料转炉渣7.2%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水36%的浓缩料浆。
料浆脱水:将浓缩料浆(含水36%)经真空吸滤机脱水后形成含水21%的滤饼。
滤饼烘干破碎:将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气(600℃)将其烘干成含水1~3%的生料粉。经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离,分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中,出旋风分离器的废气(约150℃)用窑尾风机送入电除尘器进行净化后,经烟囱排入大气。
熟料烧成:将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
水泥粉磨:合格熟料进入联合储存库后,经水泥磨磨头电子皮带秤配料,将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按重量比85∶11∶5∶6入磨粉磨即可得到本发明的超低碱硅酸盐水泥。
Claims (14)
1.一种超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:制备该水泥的原料包括:超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏。
2.根据权利要求1所述的超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:所述的原料重量份数比为:超低碱硅酸盐熟料∶铁合金渣∶高钙石灰石∶天然石膏=70~90∶7~13∶4~8∶2~7。
3.根据权利要求1所述的超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:所述的原料重量份数比为:超低碱硅酸盐熟料∶铁合金渣∶高钙石灰石∶天然石膏=80∶9∶6∶5。
4.根据权利要求1所述的超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:制备所述的超低碱硅酸盐熟料的原料要求为:钙质原料石灰石指标要求:CaO≥53%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%,没有夹缝土;硅质原料选用碱含量较低的高硅砂岩,其SiO2≥85%,R2O≤1.3%;铁质原料选择Fe2O3相对较高,碱含量较低的转炉渣,R2O≤0.4%;选用煤质较好,发热量较高,灰分较低的燃煤,碱含量要求≤0.6%。
5.根据权利要求1所述的超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:所述的铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏的材料要求为:铁合金渣碱含量要求≤0.10%;高钙石灰石指标要求:CaO≥54%,MgO≤1.2%,粒度≤25mm,R2O≤0.06%;天然石膏指标要求R2O≤0.10%。
6.根据权利要求1所述的超低碱硅酸盐水泥,其特征在于:所述的超低碱硅酸盐熟料率值控制在:LSF=95±1.5,SM=2.20±0.1,AM=0.80±0.1。
7.一种生产权利要求1-6的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:其工艺步骤按顺序包括:生料制备、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成和水泥粉磨。
8.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的生料制备是按重量百分比将符合要求的钙质原料石灰石75%~85%、硅质原料高硅砂岩10%~15%、铁质原料转炉渣5%~10%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水33~36%的浓缩料浆。
9.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的生料制备是按重量百分比将符合要求的钙质原料石灰石80.3%、硅质原料高硅砂岩12.5%、铁质原料转炉渣7.2%进行粉磨,并加入水制成料浆,均匀,然后过滤得到含水33~36%的浓缩料浆。
10.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的料浆脱水是将浓缩料浆经真空吸滤机脱水后形成含水19~22%的滤饼。
11.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的滤饼烘干破碎是将滤饼被喂到烘干破碎机内,利用窑尾来的废气将其烘干成含水1~3%的生料粉。
12.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的熟料烧成是将生料粉预热分解后喂入燃烧器将其烧结成超低碱硅酸盐熟料;烧结后的超低碱硅酸盐熟料的f-CaO≤1.0%,立升重≥1100g/l。
13.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的水泥粉磨是将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按配比70~90∶7~13∶4~8∶2~7入磨粉磨即可得到超低碱硅酸盐水泥。
14.一种生产权利要求7的超低碱硅酸盐水泥的方法,其特征在于:所述的水泥粉磨是将超低碱硅酸盐熟料、铁合金渣、高钙石灰石、天然石膏按配比80∶9∶6∶5入磨粉磨即可得到超低碱硅酸盐水泥。
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