CN103922618B - 一种微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法。本发明属于干法水泥生产技术领域。微膨胀中热硅酸盐水泥，其重量比组成为熟料78-83，石灰石4-6，矿粉6-8，脱硫石膏5-8；其中，熟料的原料重量比组成为石灰石85-88，砂岩6.5-9，氧化铝赤泥4.5-7,粉煤灰渣0.05-1。微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，包括以下工艺步骤：（1）熟料工序：原料石灰石、砂岩、氧化铝赤泥和粉煤灰渣，在分解炉中控制温度850－880℃；经过回转窑煅烧制得熟料；（2）水泥工序：熟料与石灰石、矿粉和脱硫石膏进行混合；经过水泥磨制得本发明水泥。本发明工艺简单，产品性能稳定，线膨胀率、水化热等指标符合预期要求，可广泛应用于大体积、高强建筑物、公路隧道、涵洞等建设施工。

Description

一种微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法

技术领域

本发明属于干法水泥生产技术领域，特别是涉及一种微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

目前，在水泥行业中，部分水泥厂研究并生产中热硅酸盐水泥，如：葛洲坝股份有限公司水泥厂、华新水泥股份有限公司等，也有部分水泥厂研究和生产过微膨胀水泥，如湖南石门特种水泥有限公司、中国建材科学研究院、云南滇西水泥公司等，但在普通硅酸盐水泥基础上研究同时具有微膨胀和中热特点的技术，还处于非常低级阶段。现有的技术中存在（1）线膨胀率达不到目标值。主要原因一是方镁石的水化速度偏慢，未能达到和水泥水化同步的结果，造成水养护时膨胀率偏低；二是由于原料成分的波动，有可能引起方镁石含量不稳定或形态失控，从而影响膨胀效果。（2）水化热达不到目标值等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法。

本发明利用主要原料高镁低钙石灰石的特点，通过调整原料配比方案，控制操作参数，控制熟料中方镁石的含量，晶体尺寸和分布状况，使方镁石水化与水泥水化同步进行，补偿水泥干缩的影响，使硬化后的水泥浆体同步膨胀，起到微膨胀水泥的效果。

本发明微膨胀中热硅酸盐水泥生产的工艺流程：

石灰石、砂岩、氧化铝赤泥、粉煤灰渣四种原料经运输入厂，经过卸车，入皮带输送机分别送至石灰石预均化堆场（圆库）和辅料预均化堆场（长库）。原煤卸至露天堆场，由装卸桥卸至皮带输送机，经煤破碎后运至煤预均化堆场（长库）。

原料在预均化堆场进行预均化后，经皮带输送机分别运至原料调配仓，根据生料质量控制系统设定的原料配比和相应喂料量，通过定量给料机、皮带输送机、锁风喂料设备进入原料磨进行粉磨。

原料磨为中卸式烘干管磨机,磨机规格为φ4.6*（8.5+3.5），设计台时产量为160t/h，出磨生料经空气输送斜槽、斗提入组合式选粉机。粗粉回磨机再粉磨，细分作为成品经输送至斗提入生料均化库。

生料经均化后通过输送空气输送斜槽、斗提送至生料入窑系统的喂料仓，仓下设有流量控制阀和流量计，经计量的生料由空气输送斜槽送至斗提然后喂入熟料烧成系统进行煅烧。

熟料烧成系统工艺流程采用了双系列五级旋风预热器、TDF-98型分解炉、φ4*60米回转窑，设计能力为2400吨熟料/日。煤粉制备采用HRM1700M立磨，原煤经立磨粉磨为合格煤粉，由螺旋输送机送至煤粉仓。煤粉经煤粉仓下的转子称分别向熟料烧成系统的回转窑窑头和分解炉喂煤。

经预热器、分解炉、回转窑煅烧后的熟料经冷却机进行冷却，冷却机为第三代TC型充气梁篦冷机，该篦冷机冷却效果好、运转率高。窑尾采用了收尘效果好的大布袋收尘器。

熟料库底采用电磁振动给料机出料，熟料经皮带输送机入水泥粉磨调配站的熟料仓。

脱硫石膏经入石膏仓，混合材从露天堆场经皮带输送机入混合材仓。

水泥粉磨系统采用辊压机联合粉磨系统，主要工艺流程：物料（包括熟料、脱硫石膏、混合材）从调配站的配料仓下经定量给料机按配比卸入皮带输送机，喂入辊压机，经辊压机粉碎后的物料一部分喂入磨机粉磨，另一部分回辊压机继续挤压，物料通过磨机粉碎后，经空气输送斜槽、斗提喂入选粉机（N3500高效动态选粉机），粗粉回磨机，细分由袋收尘收集成品，经空气输送斜槽、斗提入水泥库中储存。

水泥磨机为双仓管磨φ4.2*13m，设计产量150t/h，辊压机为TRP140-140。

本发明的目的之一是提供一种具有线线膨胀率、水化热等指标符合预期要求，产品性能稳定，完全能应用于大体积、高强建筑物、公路隧道、涵洞等特点的微膨胀中热硅酸盐水泥。

本发明微膨胀中热硅酸盐水泥所采取的技术方案是：

一种微膨胀中热硅酸盐水泥，其特点是：微膨胀中热硅酸盐水泥的重量比组成为熟料78-83，石灰石4-6，矿粉6-8，脱硫石膏5-8；其中，熟料的原料重量比组成为石灰石85-88，砂岩6.5-9，氧化铝赤泥4.5-7,粉煤灰渣0.05-1。

本发明微膨胀中热硅酸盐水泥还可以采取如下技术措施：

所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特点是：石灰石原料的化学成分中氧化钙含量43－47%，氧化镁含量为2.5－4.0%。

所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特点是：氧化铝赤泥为铝厂生产氧化铝的废渣。

所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特点是：粉煤灰渣为热电厂燃煤发电的废渣。

本发明的目的之二是提供一种具有工艺简单，操作便捷，产品线膨胀率、水化热等指标符合预期要求，完全能应用于大体积、高强建筑物、公路隧道、涵洞等等特点的微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法。

本发明微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法所采取的技术方案是：

一种微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特征是：微膨胀中热硅酸盐水泥的制备过程包括以下工艺步骤：

（1）熟料工序

原料重量比组成为石灰石85-88、砂岩6.5-9、氧化铝赤泥4.5-7和粉煤灰渣0.05-1，在分解炉中控制温度850－880℃；回转窑为φ4*60米，回转窑转速为3.75－3.85r/min，系统拉风-7200Pa至－7500Pa，经过回转窑煅烧制得熟料；

（2）水泥工序

步骤（1）制得的熟料与石灰石、矿粉和脱硫石膏按重量比组成为熟料78-83、石灰石4-6、矿粉6-8、脱硫石膏5-8进行混合；经过水泥磨制得本发明的微膨胀中热硅酸盐水泥。

本发明微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法还可以采取如下技术措施：

所述的微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特点是：回转窑煅烧制得熟料经过篦冷机冷却，篦冷机推动速度为5.5－6.5r/min，然后进行水泥工序。

所述的微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特点是：石灰石原料的化学成分中氧化钙含量43－47%，氧化镁含量为2.5－4.0%；氧化铝赤泥为铝厂生产氧化铝的废渣；粉煤灰渣为热电厂燃煤发电的废渣。

本发明具有的优点和积极效果是：

微膨胀中热硅酸盐水泥及其制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有工艺简单，操作便捷，产品性能稳定，微膨胀中热硅酸盐水泥线膨胀率、水化热等指标符合预期要求，完全能应用于大体积、高强建筑物、公路隧道、涵洞等优点。

附图说明

图1是本发明微膨胀中热硅酸盐水泥生产工艺流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结合附图详细说明如下：

参照附图1。

实施例1

一种微膨胀中热硅酸盐水泥，其重量比组成为熟料79.5，石灰石6，矿粉9脱硫石膏6.5；其中，熟料的原料重量比组成为石灰石86.3，砂岩7.9，氧化铝赤泥5.6,粉煤灰渣0.2。所用的原料石灰石的化学成分中氧化钙含量46%，氧化镁含量为3.9%。

实施例2

一种微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其制备过程包括以下工艺步骤：

（1）熟料工序

原料重量比组成为石灰石86.3、砂岩7.9、氧化铝赤泥5.6和粉煤灰渣0.2，在分解炉中控制温度880℃；回转窑转速为3.8r/min，系统拉风-7300Pa，经过回转窑煅烧制得熟料；熟料经过篦冷机冷却，篦冷机推动速度为5.5－6.5r/min，然后进行水泥工序；

（2）水泥工序

步骤（1）制得的熟料，与石灰石、矿粉和脱硫石膏按重量比组成为熟料79.5、石灰石6、矿粉8和脱硫石膏6.5进行混合；经过水泥磨制得本发明的微膨胀中热硅酸盐水泥。

生产所用的石灰石原料的化学成分中氧化钙含量46%，氧化镁含量为3.9%；氧化铝赤泥为铝厂生产氧化铝的废渣；粉煤灰渣为热电厂燃煤发电的废渣。

本实施例的具体实施过程详细说明如下：

通常水泥厂生料工序的原料为：钙质、硅质、铁质、铝质四种原料，一般均为从相关矿山采来的矿石，如：钙质原料为石灰石，硅质原料为砂岩、页岩或粘土，铁质原料为铁矿石，铝质原料为铝矾土。

1.本专利原料介绍：

（1）、熟料工序

钙质原料为石灰石，其特点为高镁低钙（CaO一般在45%-47.5之间，MgO一般在2%-3.5%之间），

石灰石和石灰石废渣（废石）来自于天津市水泥石矿，天津市水泥石矿矿区位于燕山沉降带蓟县拗陷区，蓟县——洪水庄向斜北东翼。根据GB50295-2008《水泥工厂设计规范》中关于石灰质原料使用的规定，当矿区内赋存的夹层、围岩及覆盖层等岩石质物料，条件许可时，经合理搭配可掺入加以综合利用；矿床中的裂隙土、岩溶充填物及覆盖物等松散物料，当其化学成分适宜时，在满足水泥原料配料的前提下，可合理搭配掺用；根据DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质查规范》中水泥用石灰石原料矿石化学成分一般要求的二级品，氧化钙不低于45%，氧化镁不高于3.5%，我们通过优化原材料均化链等措施，使矿石的利用程度大大提高。目前可全部利用裂隙土和含结核灰岩，并且可搭配使用部分高镁夹层，将天津市水泥石矿设计时水泥石的采剥比由57:43提高到95:5。

铁质和铝质原料均采用了工业废渣，铁质原料为氧化铝赤泥，氧化铝赤泥为铝厂拜耳法生产氧化铝的工业废渣；铝质原料为粉煤灰渣，粉煤灰渣为热电厂燃煤发电产生的工业废渣。

（2）、水泥工序：

缓凝剂：脱硫石膏为电厂废弃物，混合材为石灰石和矿粉

以上涉及到的工业废渣原料，经实践证明可以用于本专利水泥的生产，一旦大规模产业化，将一方面节约了大量矿产资源，另一方面减少了工业废弃丢弃对环境造成的不良影响，实现了资源综合利用和环境保护，具备良好的社会效益。

2、主要生产工艺控制参数

（1）、窑系统喂料量由170t/h逐渐减至160t/h，不减少喂煤量

（2）、分解炉控制温度由895左右降至880度，改善窑内通风，降低窑内还原气氛，改善熟料烧结质量。

（3）、窑速由3.7提高至3.8r/min，系统拉风由-6800Pa提高至-7300Pa，合理调整窑尾三次风阀开度，平衡窑炉用风，保证系统通风顺畅，使回转窑内窑皮稳定在18～19m长，200mm厚，减少结皮和结圈。

（4）、根据烧成情况合理调整窑头煤管象限位置，火焰长度及形状，缩短窑头火焰长度，提高窑前温度。

（5）、提高一段篦冷机推动速度，从5.5r/min提高至6r/min，从而降低料床厚度，减少“红河”和积料现象，达到稳定二三次风温的控制目标。

（6）、控制煤粉细度≤8%。

3、关于配料方案和质量控制：

（1）、熟料工序：

根据石灰石MgO的特点和要实现指标的要求，调整熟料三率值从KH=0.90±0.02；SM=3.2±0.1；IM=1.7±0.1调整为KH KH=0.88±0.02；SM=3.1±0.1；IM=1.4±0.1，并根据原燃材料情况调整生料四组分配比，满足配料方案要求。主要控制熟料中的C3A含量小于5%，减小初期水化产物放热；控制熟料中的C3S含量，保证熟料强度的前提下减小水化热较高的C3S含量，同时增加后期增进较高的C2S含量，在降低水化热的同时补偿后期混凝土收缩。

（2）、水泥工序：

熟料	石灰石	矿粉	脱硫石膏
				79.5	6	8	6.5

根据要实现目标中膨胀率的要求，要保证具有膨胀性能的熟料在水泥中的比例，保证膨胀率；同时综合考虑水化热等方面的需求，适当的加入混合材料，石灰石可以增加水泥的和易性，矿粉提高混凝土的密实度，减小干缩。适当的加入混材，可以有效地降低水泥水化初期的水化热，同时，适当的提高脱硫石膏的掺加量（SO3控制指标2.0%±0.2，调整为2.5%±0.2）适当延缓铝酸三钙的水化速度，避免水化过程中铝酸三钙的集中放热，对水泥初期水化造成的影响。同时石膏可以起到部分膨胀的作用。水泥粉磨时控制水泥的比表面积（330±15m²/Kg），减小超细粉含量，降低水泥初期水化热；改善水泥的颗粒分布，在混凝土配合工序中降低拌合水量，减小干缩。

本实施例工艺简单，产品性能稳定，线膨胀率、水化热等指标符合预期要求，可广泛应用于大体积、高强建筑物、公路隧道、涵洞等。

Claims (7)

1.一种微膨胀中热硅酸盐水泥，其特征是：微膨胀中热硅酸盐水泥的重量比组成为熟料78-83，石灰石4-6，矿粉6-8，脱硫石膏5-8；其中，熟料的原料重量比组成为石灰石85-88，砂岩6.5-9，氧化铝赤泥4.5-7,粉煤灰渣0.05-1。

2.根据权利要求1所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特征是：石灰石原料的化学成分中氧化钙含量43-47％，氧化镁含量为2.5－4.0％。

3.根据权利要求1或2所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特征是：氧化铝赤泥为铝厂生产氧化铝的废渣。

4.根据权利要求1或2所述的微膨胀中热硅酸盐水泥，其特征是：粉煤灰渣为热电厂燃煤发电的废渣。

5.一种微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特征是：微膨胀中热硅酸盐水泥的制备过程包括以下工艺步骤：

(1)熟料工序

原料重量比组成为石灰石85-88、砂岩6.5-9、氧化铝赤泥4.5-7和粉煤灰渣0.05-1，在分解炉中控制温度850－880℃；回转窑转速为3.75－3.85r/min，系统拉风-7200Pa至－7500Pa，经过回转窑煅烧制得熟料；

(2)水泥工序

步骤(1)制得的熟料与石灰石、矿粉和脱硫石膏按重量比组成为熟料78-83、石灰石4-6、矿粉6-8、脱硫石膏5-8进行混合；经过水泥磨制得所述的微膨胀中热硅酸盐水泥。

6.根据权利要求5所述的微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特征是：回转窑煅烧制得熟料经过篦冷机冷却，篦冷机推动速度为5.5－6.5r/min，然后进行水泥工序。

7.根据权利要求5或6所述的微膨胀中热硅酸盐水泥的制备方法，其特征是：石灰石原料的化学成分中氧化钙含量43－47％，氧化镁含量为2.5－4.0％；氧化铝赤泥为铝厂生产氧化铝的废渣；粉煤灰渣为热电厂燃煤发电的废渣。