CN103833245B - 一种利用赤泥制备高铁水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用赤泥制备高铁水泥的方法。水泥熟料的矿物组成为：C4A3 25~40%、C2S？25~50%、C4AF25%~40%和CT（钙钛矿）0.01~2%。（1）将赤泥、石灰石、铝质原料、硅质原料和石膏分别烘干至含水率小于1%；（2）将原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用；（3）将原料按预设矿物组成进行配料，并添加上述原料总质量1~3%的矿化剂进行配料、混匀、压片；（4）将（3）中所得料在1220~1300℃下烧结1~2小时,急冷；（5）在步骤（4）所得料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的5~15%的石膏磨细至比表面积超过380m2/kg即制成高铁水泥。本发明成本低，通过优化矿物组成及生产工艺制备出性能良好的高铁水泥，减少赤泥对环境的污染、降低能耗及自然资源消耗。

Description

一种利用赤泥制备高铁水泥的方法
技术领域
本发明涉及特种水泥材料制备加工领域，特别是一种利用赤泥制备高铁水泥的方法。
背景技术
赤泥是利用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的固体粉状废弃物。随着铝工业的发展，全世界每年的赤泥堆积量在不断增加。据统计，2010年我国赤泥的年排放量已超过3000万吨，大量赤泥得不到有效利用（特别是拜耳法赤泥），给环境造成巨大的危害，也困扰铝工业的发展。因此，赤泥的有效利用是铝工业届急需研究和希望突破的重大课题。利用赤泥中的铁、铝替代配料中的全部铁质原料和部分铝质原料，生产成本较低，赤泥消耗量大。
高铁水泥属第三系列水泥，主要矿物组成为C4A3 （25～45%）、C2S(20～50%)、C4AF(15～40%)，具有烧成温度低，易磨性好，早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐腐蚀、耐磨、低碱性和生产能耗低等忧点。在生产高铁水泥时需要消耗大量的铁质原料和铝质原料，而国内目前的铁矿石资源比较紧张，价格昂贵，生产高铁水泥的成本较高，无法大量规模化生产。
夏杰申请的专利（申请号200810233359.8）中介绍了一种赤泥制造快硬型铁铝酸盐水泥加工方法，其中矿物组成设计为C4A3 ：30～45%、C2S：25～40%、C4AF10～25%，C4AF设计含量较少，赤泥在配料中强调提供钙、硅成分，在水泥生产过程中还需要额外添加一定量的铁质校正原料。
发明内容
本发明的目的是针对赤泥综合利用问题亟待解决，国内特种水泥产量不足、生产成本较高、铁矿石资源短缺等问题，提供一种利用赤泥在不需要添加额外铁质校正原料的情况下低成本制备高铁水泥的方法。
本发明水泥熟料的矿物组成质量百分比为：C4A3 25~40%、C2S25~50%、C4AF25%~40%和CT（钙钛矿）0.01~2%。原料为赤泥、石灰石、铝质原料、硅质原料、石膏和矿化剂。
具体步骤为：
（1）将赤泥、石灰石、铝质原料、硅质原料和石膏分别烘干至含水率小于1%。
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用。
（3）将步骤（2）所得原料按预设水泥熟料的矿物组成质量百分比计算各原料配比，并添加上述原料总质量1~3%的矿化剂进行配料、混匀、压片。
（4）将步骤（3）所得料在1220~1300℃下烧结1~2小时,急冷。
（5）在步骤（4）所得料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的5~15%的石膏磨细至比表面积超过380m2/kg即制成高铁水泥。
所述赤泥为Fe2O3质量百分含量>20%，Al2O3质量百分含量>10%的拜耳法赤泥或烧结法赤泥。
所述铝质原料为烧结铝矾土、铝矾土、耐火材料废料和高铝粉煤灰中的一种或几种。
所述硅质原料为粘土、硅灰、粉煤灰中的一种或几种。
所述矿化剂为氟、铬和锰的化合物中的一种或几种。
按GB/T1346-2011标准测定水泥的凝结时间、安定性，按质量比水泥：水：砂=1：0.25：1制成20*20*20mm试块，1天后脱模，测量1d、3d、7d、28d抗压强度（养护温度20℃，湿度90%）。样品的凝结时间、安定性均合格，样品28d抗压强度为68.0MPa以上。（注：用普通425硅酸盐水泥按此方法制备小试块，28d抗压强度为65.8MPa）。
本发明的原料赤泥中含有较高的Fe2O3和Al2O3，能提供高铁水泥熟料中全部的铁和大部分的铝，通过优化矿物组成及生产工艺，在不需要添加额外铁质校正原料的情况下制备出性能良好的高铁水泥，减少赤泥对环境的污染、降低能耗及自然资源消耗，实现高铁水泥的低成本制备。
具体实施方式
实施例1：
熟料矿物组成质量百分比的设计为：C4A3 30%、C4AF40%、C2S28%、CT（钙钛矿）2%；所使用原料为赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土、石膏和氟化钙。
具体步骤为：
（1）将赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土和石膏分别烘干至含水率小于1%。
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用。
（3）将步骤（2）所得原料按预设矿物组成及各原料化学组成计算各原料配比，即：赤泥（取自广西平果铝业公司）26.8%，石灰石50.28%，粘土3.26%，石膏7.36%，烧结铝矾土（山东某厂的烧结铝矾土）12.3%，添加上述原料总质量1%的氟化钙进行配料、混匀、压片。
（4）将步骤（3）所得料在1250℃下烧结1小时,急冷。
（5）在步骤（4）所得的料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的12%的石膏磨细至比表面积为396m2/kg。
按GB/T1346-2011标准测定水泥的凝结时间、安定性，按水泥：水：砂=1：0.25：1制成20*20*20mm试块，1天后脱模，测量1d、3d、7d、28d抗压强度（养护温度20℃，湿度90%），测试结果如表1。
表1：
实施例2：
熟料矿物组成设计为：C4A3 35%、C4AF35%、C2S28%、CT（钙钛矿）2%，所使用原料为赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土、石膏和三氧化二铬。
具体步骤为：
（1）将赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土和石膏分别烘干至含水率小于1%。
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用。
（3）将步骤（2）所得原料按预设矿物组成及各原料化学组成计算各原料配比，即：赤泥（取自广西平果铝业公司）23.2%，石灰石50.18%，粘土3.32%，石膏8.76%，烧结铝矾土（山东某厂的烧结铝矾土）14.54%，添加上述原料总质量1%的三氧化二铬进行配料、混匀、压片。
（4）将步骤（3）所得料在1260℃下烧结1小时,急冷。
（5）在步骤（4）所得的料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的15%的石膏磨细至比表面积为410m2/kg。
按GB/T1346-2011标准测定水泥的凝结时间、安定性，按水泥：水：砂=1：0.25：1制成20*20*20mm试块，1天后脱模，测量1d、3d、7d、28d抗压强度（养护温度20℃，湿度90%），测试结果如表2。
表2：
实施例3：
熟料矿物组成设计为：C4A3 33%、C4AF30%、C2S35%、CT（钙钛矿）2%，所使用原料为赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土、石膏和二氧化锰。
具体步骤为：
（1）将赤泥、石灰石、烧结铝矾土、粘土和石膏分别烘干至含水率小于1%。
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用。
（3）将步骤（2）所得原料按预设矿物组成及各原料化学组成计算各原料配比，即：赤泥（取自广西平果铝业公司）18.6%，石灰石53.31%，粘土7.05%，石膏8.24%，烧结铝矾土（山东某厂的烧结铝矾土）12.8%，添加上述原料总质量0.5%的二氧化锰进行配料、混匀、压片。
（4）将步骤（3）所得料在1265℃下烧结1小时,急冷。
（5）在步骤（4）所得的料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的10%的石膏磨细至比表面积为407m2/kg。
按GB/T1346-2011标准测定水泥的凝结时间、安定性，按水泥：水：砂=1：0.25：1制成20*20*20mm试块，1天后脱模，测量1d、3d、7d、28d抗压强度（养护温度20℃，湿度90%），测试结果如表3。
表3：

Claims (2)

1.一种利用赤泥制备高铁水泥的方法，其特征在于熟料矿物组成质量百分比为：C4A3 30%、C4AF40%、C2S28%、CT即钙钛矿2%；所使用原料为取自广西平果铝业公司的赤泥、石灰石、取自山东某厂的烧结铝矾土、粘土、石膏和氟化钙；
具体步骤为：
（1）将取自广西平果铝业公司的赤泥、石灰石、取自山东某厂的烧结铝矾土、粘土和石膏分别烘干至含水率小于1%；
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用；
（3）将步骤（2）所得原料按预设矿物组成及各原料化学组成计算各原料配比，即：取自广西平果铝业公司的赤泥26.8%，石灰石50.28%，粘土3.26%，石膏7.36%，取自山东某厂的烧结铝矾土12.3%，添加上述原料总质量1%的氟化钙进行配料、混匀、压片；
（4）将步骤（3）所得料在1250℃下烧结1小时,急冷；
（5）在步骤（4）所得的料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的12%的石膏磨细至比表面积为396m2/kg即制成高铁水泥。
2.一种利用赤泥制备高铁水泥的方法，其特征在于熟料矿物组成质量百分比为：C4A3 35%、C4AF35%、C2S28%、CT即钙钛矿2%，所使用原料为取自广西平果铝业公司的赤泥、石灰石、取自山东某厂的烧结铝矾土、粘土、石膏和三氧化二铬；
具体步骤为：
（1）将取自广西平果铝业公司的赤泥、石灰石、取自山东某厂的烧结铝矾土、粘土和石膏分别烘干至含水率小于1%；
（2）分别将步骤（1）所得各种原料于球磨机内粉磨后过80um方孔筛备用；
（3）将步骤（2）所得原料按预设矿物组成及各原料化学组成计算各原料配比，即：取自广西平果铝业公司的赤泥23.2%，石灰石50.18%，粘土3.32%，石膏8.76%，取自山东某厂的烧结铝矾土14.54%，添加上述原料总质量1%的三氧化二铬进行配料、混匀、压片；
（4）将步骤（3）所得料在1260℃下烧结1小时,急冷；
（5）在步骤（4）所得的料中加入质量百分比为步骤（4）所得料的15%的石膏磨细至比表面积为410m2/kg即制成高铁水泥。
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