CN104071997B

CN104071997B - 综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法

Info

Publication number: CN104071997B
Application number: CN201410334309.4A
Authority: CN
Inventors: 尹小林
Original assignee: 尹小林
Current assignee: Changsha Zichen Technology Development Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: CN104071997A

Abstract

综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，是以赤泥、磷石膏、煤矸石为主要原燃材料，辅以校正料为次要原燃材料，以两级配料工艺制取均质含湿物料，均质含湿物料经成型或烘干破碎，然后，通过煅烧制取含硅酸二钙、硫铝酸钙和硫铁酸钙为主要成分的熟料产品。本发明方法制得的熟料，可以作为产品直接售卖；也可以利用现有技术，进一步将其加工成胶凝材料或制品销售。本发明方法工艺简单、投资小、生产规模亦可大可小，依照本发明方法生产的快硬早强熟料用途广，且价值较高，不仅节省了大量的粘土资源和不可再生燃煤，而且可有效化解废弃污染物对环境的污染和防止次生灾害，具有产业竞争力和良好的投资经济性。

Description

综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法

技术领域

本发明涉及工业废弃物的综合利用，具体涉及一种综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石生产胶凝材料及制品的方法。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料提取氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生0.8～2吨赤泥。依提取工艺不同所产生的赤泥分别称为拜尔法赤泥、烧结法赤泥及联合法赤泥。赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25mm，比重2.7～2.9，容重0.8～1，熔点1200～1250℃。赤泥矿物成分复杂，主要矿物为文石和方解石，含量为60～65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量较小的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱，pH值一般在13以上。其化学成分随铝土矿品位和提取工艺有差别，大致为：

拜尔法赤泥：CaO 2～8%，SiO₂ 3～20%，Al₂O₃10～20%，Fe₂O₃30～60%，MgO 0.8～1.5%，Na₂O 2～10%，K₂O 0.2～1.5%，TiO₂微量～10%，烧失量 10～15%；

烧结法赤泥：CaO 46～49%， SiO₂20～23%，Al₂O₃ 5～7%， Fe₂O₃ 7～10%，MgO 1.2～1.6%，Na₂O 2.5～3%， K₂O 0.2～0.5%， TiO₂ 2.5～3%，烧失量6～10%；

联合法赤泥：CaO 43.7～47%， SiO₂ 20～21%，Al₂O₃ 5.4～7.5%，Fe₂O₃ 6.2～7.5%，MgO 0.5～1.3%，Na₂O 2.8～8%，K₂O 0.5～0.8%，TiO₂ 6.1～7.7%；

我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝就达2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题，国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处理方式。我国赤泥综合利用近二十年来得到各方面的高度重视，开展了跨学科、多领域的综合利用技术研究工作，相关技术如下：

1、与石灰石配料生产普遍水泥或道路水泥：因碱含量高既影响烧成窑况和熟料强度，所生产的水泥中碱这种有害物含量高又严重影响混凝土工程的耐久性，为国家标准所限制（普通水泥R₂0＜0.6%）。

2、制建筑用砖：加煤用双轴搅拌机混合螺旋挤出成型为砖，干燥困难，砖变形大，更严重的是，由于碱含量高，普遍泛霜长毛，被用户排斥。

3、赤泥烘干后加水泥、石灰等粉磨制取矿山胶结充填胶凝材料；除堆存干燥硬化的赤泥外，赤泥烘干能耗高，制取的矿山胶结充填胶凝材料中的碱及有害金属离子的固化稳定效果极差，实际上仍然污染地下水。

4、赤泥烘干、粉磨后制取路基固结材料和混凝土掺合料：赤泥烘干粉磨能耗高，赤泥中的碱及有害金属离子实际上仍会缓慢浸出污染地下水，加入混凝土中实际上将使混凝土极不耐久而成为豆腐渣工程。

5、烘干粉磨后作为塑料填料：赤泥烘干粉磨耗能高，作为塑料填料其塑料制品性能和耐老化能力实际上比普通的石灰石、白云石、砂粉都差。

6、化学结合陶瓷复合材料，用去杂、烘干、粉磨后的赤泥干粉替代部分瓷泥用料，制取陶瓷复合材料，其去杂、烘干、粉磨能耗高，因赤泥化学成分特点及波动大，陶瓷色泽、强度、成品率控制困难，导致合格品成本大幅上升。

7、保温耐火材料：用去杂、烘干、粉磨后的赤泥替代部分耐火胶泥烧制耐火材料，或用去杂烘干粉磨处理的赤泥粉和耐火轻质骨料及耐火胶泥加发泡剂焙烧制取保温耐火材料，因为赤泥本身熔点偏低，去杂、烘干、粉磨能耗又偏高，而未取得实质性的突破。

8、作为环保材料：将赤泥烘干与石灰石粉磨后用来改良土壤，或烘干粉磨后配入复合肥中作为环保材料，因赤泥的物理及化学特性，实际上仅作为环保项目套利而已。

上述种种，国家巨额科研开发资金的投入，但由于赤泥的特性及缺失具有产业竞争力的关键技术，我国赤泥综合利用率仅为4%，累计堆存量达到3万亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地、污染水土，又浪费了资源。

另一方面，磷化工产生的磷石膏每年达数千万吨，寻找堆存沟地已是企业很头痛的问题。采煤企业的煤矸石早已是堆积如山，不断产生次生灾害，甚至政府补贴100元/吨都难以有效处理。

在部分省区，如贵州，赤泥、磷石膏和煤矸石及电石渣等同时堆积，产生了较严重的水土污染和次生灾害。迫切需要一种具有产业竞争力的技术方法，同步综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石等工业废渣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺简单，低投资、低能耗，综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石生产具有产业竞争力、用途广泛的胶凝材料或制品系列产品的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：一种综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，以赤泥、磷石膏、煤矸石为主要原燃材料，辅以校正料为次要原燃材料，以两级配料工艺制取均质含湿物料，均质含湿物料经成型或烘干破碎，然后，通过煅烧制取含硅酸二钙、硫铝酸钙和硫铁酸钙为主要成分的熟料产品；所述煅烧，是指在950～1400℃氧化性气氛下，煅烧0.25～24.00h。

所述以赤泥、磷石膏、煤矸石及校正料为原燃材料，是指利用赤泥、磷石膏、煤矸石及校正料中所含的无机物为原料，以煤矸石及校正料中的可燃物如碳、硫化物为燃料。

进一步，所述赤泥为沥干、真空脱水或压滤后含水率≤60 wt%的提取氧化铝工业废渣赤泥；若赤泥堆存已干燥硬化后，且含水率＜15 wt%，则需在配料前进行粉碎预处理，若赤泥含水率＞60 wt%则需进行脱水预处理。采用赤泥作为主要原料是利用赤泥粒径细、极好的塑粘性和低熔点（1200～1250℃）等物理特性。

进一步，所述校正料为电石渣、磷渣、铬渣、钡渣、重晶石、石灰石、废石灰、废焦炭屑、铬铁矿石、煤、植物残渣、助烧剂等中的一种或多种。校正料添加的目的是调整混合料中适宜的钙、镁、磷、氟、铬、硅、铝、铁或钡元素成分含量、调整混合料所含热值或改善烧成工况。

进一步，所述两级配料工艺是指将原燃材料组分的块/粒状物料、粉料和含水浆料分为两级配料，第一级配料是，将块状煤矸石进行粉磨或将块状煤矸石与块状磷石膏、块/粒状校正料、块状赤泥中的一种或几种进行混合和粉磨，得到合格粉料；第二级配料是，将所述合格粉料与含水赤泥、细粉状磷石膏、细粉状校正料中的一种或几种进行混合、碾压，制成混合均匀的含湿物料。二级配料工艺，节省下利用赤泥所需的大量的烘干和粉磨能耗，同时，以便于利用立式窑、隧道窑、轮窑或旋窑等低投资工业窑炉，大幅降低利废投资规模。

进一步，所述块/粒状物料是指粒径为≤40mm的物料，所述粉料是指未结块的干法乙炔电石渣、细粉状磷石膏或80μm筛余＜30%的其它粉料，所述含水浆料是指含水率为15～60 wt%的悬浊物料，所述合格粉料是指80μm筛余＜30%的粉料。

进一步，所述赤泥、磷石膏、煤矸石及校正料在两级配料工艺中总的质量配比为，赤泥:磷石膏:煤矸石:校正料=35～80:5～35:5～35:0～35。拜尔法、烧结法、联合法赤泥的矿物和化学成分含有钙、铝、铁、硅、镁、碱等，粒径小，具有极好的粘塑性，利用量大的工业废弃物磷石膏作为熟料中硫铝酸钙、硫铁酸钙、硫酸钙早强矿物的硫的来源，并借磷石膏中含有的磷化合物改善熟料易烧性，且提高硅酸二钙的水化活性和强度，同时稳定硅酸二钙阻止其晶型转化。其中，赤泥、磷石膏废渣中的硫、磷、镁及校正料如铬渣、钡渣中的铬、钡等元素的复合矿化作用，既可消除废渣中钛、碱等有害物的不利影响，又能共同改善易烧性，降低烧成温度，稳定硅酸二钙防止其晶型转化并活化硅酸二钙，提高熟料强度，能适应低投资的立式窑、隧道窑、轮窑或旋窑工艺。废弃物煤矸石中的可燃物能源可作为熟料烧成的唯一热能或主要热能，化解了常规煅烧用优质煤的经济性问题，并可补充高活性硫铝酸钙和硫铁酸钙矿物中的铝、铁来源。

进一步，所述成型是指将混合均匀的含湿物料挤压成型为块状、粒状或棒状，或用成球盘成型为粒状；所述烘干破碎是指将混合均匀的含湿物料直接送入干法旋窑系统的烘干破碎机破碎为粒径≤5mm，烘干为含水率＜10 wt%的细粒料或粉料。

进一步，所述氧化性气氛是指过剩空气系数为1.1～1.7。

优选的，所述氧化性气氛是指过剩空气系数为1.2～1.6。

所述煅烧的窑炉可为立式窑、隧道窑、轮窑、旋窑或其它焙烧炉窑。

本发明制得的熟料，可以作为产品直接售卖；也可以利用现有技术，进一步将其加工成胶凝材料或制品销售；所述胶凝材料或制品是指快硬早强水泥、膨胀水泥、膨胀剂、矿井回填胶凝材料、混凝土制品等。

本发明的有益效果如下：

（1）工艺简单、投资小、生产规模亦可大可小，利于推广，且半湿法工艺环保问题易于处理。

（2）既解决了传统方法利用赤泥生产普通硅酸盐熟料窑况不稳、质产量不高的缺陷，又解决了传统方法利用赤泥生产硅酸盐熟料的高煤耗、高能源的问题，且利用了赤泥本身碱含量高及含钛等特点，在配合磷石膏，煤矸石及辅料的协同作用下，生产的快硬早强熟料用途广，且价值较高，具有产业竞争力，有良好的投资经济性。

（3）综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石可为建材制造业节省大量的粘土资源和不可再生燃煤。

（4）可有效化解废弃污染物赤泥、磷石膏和煤矸石对环境的污染和防止次生灾害。

（5）以赤泥、磷石膏和煤矸石生产以硅酸钙、硫铝酸钙和硫铁酸钙为主要矿物的快硬早强熟料，其熟料理论热耗（160～250 kcal/kg）远低于普通硅酸盐熟料理论热耗（420～460 kcal/kg），且使用的主要热源为采煤业废弃物煤矸石，进一步降低了能源消耗；实际的熟料热耗仅为普通硅酸盐熟料烧成热耗（750～950kcal/kg）的1/5～1/2，碳排放亦大量减少，同时，可大幅降低普通熟料因大量使用碳酸钙原料而分解产生的碳排放。

本发明中，未特别注明单位的百分比均为质量百分比。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例 1

原燃材料：选用烧结法赤泥（自然沥干，含水率38.3 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值942kcal/kg）和校正料高硫煤（全硫含量7.8 wt%）和铬渣。

将6700kg赤泥，1100kg磷石膏，1700kg煤矸石和500kg校正料（其中，230kg高硫煤，270kg铬渣）按两级配料工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将1700kg煤矸石（粒径≤40mm），270kg铬渣（粒径≤30mm）和230kg高硫煤（粒径≤30mm）配料，经雷蒙磨粉磨制成80μm筛余＜15%的合格粉料2200kg；二级配料工艺：将2200kg合格粉料，1100kg原生细粉状磷石膏和6700kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料用螺旋挤压制砖机制成砖块状料，码堆；将制得的砖块状料装载隧道窑小车，入隧道窑在1200℃～1300℃氧化性气氛下（空气过剩系数为1.25）煅烧2h，制成含硅酸二钙45 wt%、硫铝酸钙20 wt%、硫铁酸钙26 wt%、其它9 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的砖块状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间， GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间47min，终凝时间62min，1天抗压强度26.3MPa、抗折4.1MPa，3天抗压强度35.4MPa、抗折强度6.1MPa，28天抗压强度56.9 MPa、抗折强度10.5MPa。

本实施例实际的熟料热耗为297kcal/kg。

将该砖块状熟料100kg与25kg焙烧磷石膏，20kg矿渣一起粉磨至80μm筛余＜5%，即得膨胀剂，此膨胀剂用量12%时与巿售硫铝酸盐膨胀剂用量12%时的应用效果一致。

实施例 2

原燃材料：选用烧结法赤泥（真空脱水，含水率36.9 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值919kcal/kg）和校正料无烟煤和钡渣。

将6300kg赤泥，1500kg磷石膏，1500kg煤矸石，700kg校正料（其中，250kg无烟煤，450kg钡渣）按两级配料工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将1500kg煤矸石（粒径≤40mm），450kg钡渣（粒径＜30mm）和250kg无烟煤（粒径＜30mm）配料，经雷蒙磨粉磨制成80μm筛余＜18%的合格粉料2200kg；二级配料工艺：将2200kg合格粉料，1500kg原生细粉状磷石膏和6300kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料用螺旋挤压制砖机制成砖块状料，码堆；将制得的砖块状料码装入24门轮窑，在轮窑中于1050℃～1150℃氧化性气氛下（空气过剩系数为1.35）煅烧24h，制成含硅酸二钙40 wt%、硫铝酸钙24 wt%、硫铁酸钙29 wt%、其它7 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的砖块状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间43min，终凝时间56min，1天抗压强度22.3MPa、抗折强度3.4MPa，3天抗压强度31.4MPa、抗折强度5.7MPa，28天抗压强度52.9 MPa、抗折强度9.4MPa。

本实施例实际的熟料热耗为247kcal/kg。

将该砖块状熟料100kg，加8kg磷石膏、30kg粉煤灰、2kg石灰、0.2kg熟胶粉、0.1kg聚丙烯酸胺和0.08kg松香皂钠微沫剂，一起粉磨至80μm筛余1.8%，即得加气快硬水泥，用此加气快硬水泥加水搅匀后高速搅拌发泡，浇注成型，即得加气混凝土，容重＜800kg/m³，抗压强度＞10MPa，此加气混凝土比市售的蒸压加气砼强度高。

实施例 3

原燃材料：选用拜尔法赤泥（自然沥干，含水率36.9 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值1056kcal/kg）和校正料干法乙炔电石渣（水分含量3 wt%）和钡渣。

将40000kg赤泥，18000kg磷石膏，10000kg煤矸石，32000kg校正料（其中，27000kg电石渣，5000kg钡渣）按两级配料节能工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将10000kg煤矸石（粒径＜40mm）和5000kg钡渣（粒径＜30mm）配料，经球磨机粉磨制成80μm筛余＜16%的合格粉料15000kg；二级配料工艺：将15000kg合格粉料，18000kg原生细粉状磷石膏，27000kg干粉电石渣和40000kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料送入干法旋窑系统的烘干破碎机破碎为粒径＜1mm、烘干为含水率＜5 wt%的粉料，经烘干破碎机送入干法旋窑系统在1250℃～1350℃高温段氧化性气氛下（空气过剩系数为1.3）煅烧20min，制成含硅酸二钙35 wt%、硫铝酸钙28 wt%、硫铁酸钙27 wt%、其它10 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的块粒状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间63min，终凝时间89min，1天抗压强度30.3MPa、抗折强度4.6MPa，3天抗压强度45.1MPa、抗折强度7.1MPa，28天抗压强度65.7 MPa、抗折强度10.6MPa。

本实施例实际的熟料热耗为367kcal/kg。

将该块粒状熟料1000kg，加150kg焙烧磷石膏、100kg粉煤灰、250kg矿渣，一起粉磨至80μm筛余2%，即得32.5MPa级快硬早强膨胀水泥，用此水泥处理硫酸盐水丰富地质区隧道防渗，3年未见明显的侵蚀性剥离，显示出了极好的抗水抗盐蚀性能。

在用干法旋窑生产块粒状熟料时，在窑头罩回转窑熟料落料处的篦冷机内的约10000kg高温熟料中加1500kg磷石膏，得到含半水石膏和无水可溶性硬石膏的混合熟料，然后以此混合熟料配加2500kg矿渣，一起粉磨至80μm筛余3%，即得速凝膨胀水泥粉，用此速凝膨胀水泥粉取代原有的普通水泥粉加速凝剂的混合粉料（回弹损失率31%，28天取样抗压强度11.7Mpa），用于喷射，回弹损失率降低18%，28天取样抗压强度提高34%，并显示出优越得多的抗渗和抗硫酸盐水侵蚀能力，2年观察用本速凝膨胀水泥粉段基本无渗漏且无侵蚀现象，而用普通水泥和速凝剂混合粉已出现严重的侵蚀剥离破坏。

实施例 4

原燃材料：选用联合法赤泥（自然沥干、含水率41 wt%）、块状磷石膏、煤矸石（平均低位热值902kcal/kg）和校正料干法乙炔电石渣（水分含量3 wt%）、重晶石（硫酸钡）和高硫煤。

将50000kg赤泥，13000kg磷石膏，10000kg煤矸石，27000kg校正料（其中，19000kg电石渣、5000kg重晶石和3000kg高硫煤）按两级配料节能工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将10000kg煤矸石（粒径＜30mm），5000kg重晶石（粒径＜30mm），3000kg高硫煤（粒径＜30mm）和13000kg块状磷石膏（粒径＜30mm）配料，经球磨机粉磨制成80μm筛余＜15%的合格粉料31000kg；二级配料工艺：将31000kg合格粉料，19000kg干法电石渣和50000kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料用挤压机制成粒状料；将制得的粒状料经输送机送入立窑布料，在立窑内经1300℃氧化性气氛下（空气过剩系数为1.5）高温段煅烧1h，制成含硅酸二钙38 wt%、硫铝酸钙钡24 wt%、硫铁酸钙钡29 wt%、其它9 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的粒状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间53min，终凝时间76min，1天抗压强度29.3MPa、抗折强度4.3MPa，3天抗压强度39.4MPa、抗折强度6.4MPa，28天抗压强度61.7MPa、抗折强度10.2MPa。

本实施例实际的熟料热耗为389kcal/kg。

将该粒状熟料10000kg，加2000kg磷石膏、1000kg石灰渣、20000kg黄金尾砂和2kg松香皂复合微沫剂，一起粉磨至80μm筛余＜12%，即得矿洞充填快硬水泥，用此充填快硬水泥加水搅匀打浆，泵送充填于矿洞，充填效果好，硬化快，强度高，28天取样抗压强度平均8.1MPa。

实施例 5

原燃材料：选用烧结法赤泥（自然沥干，含水率42 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值896kcal/kg）和校正料电石厂废石灰、电石厂废焦炭屑和重晶石废料（含氟化钙11 wt%的硫酸钡矿）。

将5100kg赤泥，1700kg磷石膏，1400kg煤矸石，1800kg校正料（其中，1000kg废石灰，300kg废焦炭屑，500kg重晶石废料）按两级配料节能工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将1400kg煤矸石（粒径＜30mm），500kg重晶石废料（粒径＜30mm），1000kg废石灰（粒径＜5mm）和300kg废焦炭屑（粒径＜5mm）配料，经雷蒙磨粉磨制成80μm筛余＜18%的合格粉料3200kg；二级配料工艺：将3200kg合格粉料，1700kg原生细粉状磷石膏和5100kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料用螺旋挤压制砖机制成砖块状料，码堆；将制得的砖块状料装载隧道窑小车，入隧道窑在1150℃～1300℃氧化性气氛下（空气过剩系数为1.35）高温段煅烧2h，制成含硅酸二钙38 wt%、硫铝酸钙28 wt%、硫铁酸钙24 wt%、其它10 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的砖块状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间53min，终凝时间81min，1天抗压强度21.3MPa、抗折强度3.7MPa，3天抗压强度34.8MPa、抗折强度5.1MPa，28天抗压强度52.93MPa、抗折强度8.7MPa。

本实施例实际的熟料热耗为245kcal/kg。

将该砖块状熟料1000kg，加50kg焙烧磷石膏和300kg粉煤灰，一起粉磨至80μm筛余5%，即得32.5MPa级快硬早强微膨胀水泥，用此水泥制砖较普通32.5MPa水泥制砖成型率高，砖强度好，平均28天砖强度提高31%；用此水泥制C20现浇混凝土挡土墙和C15隔墙，6小时即可脱模，脱模快。

实施例 6

原燃材料：选用拜尔法赤泥（自然沥干堆存已硬化，含水率14.3 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值1056kcal/kg）和校正料干法乙炔电石渣（水分含量3 wt%）、钡渣和无烟煤。

将35000kg赤泥，35000kg磷石膏，5000kg煤矸石，25000kg校正料（其中，15000kg电石渣，5000kg钡渣、5000kg无烟煤）按两级配料节能工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将35000kg赤泥（粒径＜40mm），5000kg煤矸石（粒径＜40mm），5000kg无烟煤（粒径＜30mm）和5000kg钡渣（粒径＜30mm）配料，经球磨机粉磨制成80μm筛余＜16%的合格粉料50000kg；二级配料工艺：将50000kg合格粉料，35000kg原生细粉状磷石膏和15000kg干法电石渣配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料送入干法旋窑系统的烘干破碎机破碎为粒径＜1mm、烘干含水率＜5 wt%的粉料，经烘干破碎机送入干法旋窑系统在1250℃～1350℃高温段氧化性气氛下（空气过剩系数为1.35）煅烧25min，制成含硅酸二钙37 wt%、硫铝酸钙25 wt%、硫铁酸钙20 wt%、硫酸钙7 wt%、其它11 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的块粒状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间73min，终凝时间89min，1天抗压强度21.4MPa、抗折强度4.0MPa，3天抗压强度39.1MPa、抗折强度6.2MPa，28天抗压强度53.7 MPa、抗折强度8.1MPa。

本实施例实际的熟料热耗为286kcal/kg。

将该块粒状熟料1000kg，加150kg焙烧磷石膏、50kg石灰渣、300kg矿渣，一起粉磨至80μm筛余2%，即得32.5MPa级快硬早强膨胀水泥，用此水泥处理硫酸盐水丰富地质区隧道防渗，3年未见明显的侵蚀性剥离，显示出了极好的抗水抗盐蚀性能。

实施例 7

原燃材料：选用烧结法赤泥（自然沥干，含水率42 wt%）、原生细粉状磷石膏、煤矸石（平均低位热值1105kcal/kg）。

将7100kg赤泥，900kg磷石膏，2000kg煤矸石，0kg校正料按两级配料节能工艺制取均质含湿物料：一级配料工艺：将2000kg煤矸石（粒径＜30mm），经雷蒙磨粉磨制成80μm筛余＜18%的合格粉料2000kg；二级配料工艺：将2000kg合格粉料，900kg原生细粉状磷石膏和7100kg赤泥配料，经辗压混合为均质含湿物料；将混合后的含湿物料用螺旋挤压制砖机制成砖块状料，码堆；将制得的砖块状料装载隧道窑小车，入隧道窑在1150℃～1300℃氧化性气氛下（空气过剩系数为1.35）高温段煅烧10h，制成含硅酸二钙48 wt%、硫铝酸钙21 wt%、硫铁酸钙9 wt%、其它22 wt%，不含硅酸三钙和游离钙的砖块状熟料。

由于行业内尚无可表征本发明特征材料的标准，参照GB/T1346-2011测定凝结时间，GB/T17671-1999测定强度，本实施例熟料平均初凝时间87min，终凝时间101min，1天抗压强度10.3MPa、抗折强度1.3MPa，3天抗压强度24.9MPa、抗折强度3.3MPa，28天抗压强度37.6MPa、抗折强度5.1MPa。

本实施例实际的熟料热耗为317kcal/kg。

将该砖块状熟料1000kg，加50kg焙烧磷石膏、200kg矿渣、10kg电石厂废石灰，一起粉磨至80μm筛余5%，即得32.5MPa级快硬早强微膨胀水泥，用此水泥制C15现浇混凝土挡土墙和C15隔墙，8小时即可脱模，脱模快。

Claims

1.一种综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，其特征在于：以赤泥、磷石膏、煤矸石为主要原燃材料，辅以校正料为次要原燃材料，以两级配料工艺制取均质含湿物料，均质含湿物料经成型或烘干破碎，然后，通过煅烧制取含硅酸二钙、硫铝酸钙和硫铁酸钙为主要成分的熟料产品；所述校正料为电石渣、磷渣、铬渣、钡渣、重晶石、石灰石、废石灰、废焦炭屑、铬铁矿石、煤、植物残渣、助烧剂中的一种或多种；所述两级配料工艺是指将原燃材料组分的块/粒状物料、粉料和含水浆料分为两级配料，第一级配料是，将块状煤矸石进行粉磨或将块状煤矸石与块状磷石膏、块/粒状校正料、块状赤泥中的一种或几种进行混合和粉磨，得到合格粉料；第二级配料是，将所述合格粉料、含水赤泥浆料与细粉状磷石膏或细粉状校正料进行混合、碾压，制成混合均匀的含湿物料；所述块/粒状物料是指粒径为≤40mm的物料，所述粉料是指未结块的干法乙炔电石渣、细粉状磷石膏或赤泥、磷石膏、煤矸石和校正料中除未结块的干法乙炔电石渣和细粉状磷石膏外80μm筛余＜30%的粉料，所述含水浆料是指含水率为36.9～60 wt%的悬浊物料，所述合格粉料是指80μm筛余＜30%的粉料；所述赤泥为沥干、真空脱水或压滤后含水率≤60 wt%的提取氧化铝工业废渣赤泥，若赤泥堆存已干燥硬化后，且含水率＜15 wt%，则需在配料前进行粉碎预处理，若赤泥含水率＞60 wt%则需进行脱水预处理；所述含水赤泥浆料的含水率为36.9～60 wt%；所述赤泥、磷石膏、煤矸石及校正料在两级配料工艺中总的质量配比为，赤泥:磷石膏:煤矸石:校正料=35～80:5～35:5～35:0～35；所述煅烧，是指在950～1400℃氧化性气氛下，煅烧0.25～24.00h。

2.根据权利要求1所述综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，其特征在于：所述成型是指将混合均匀的含湿物料挤压成型为块状、粒状或棒状，或用成球盘成型为粒状；所述烘干破碎是指将混合均匀的含湿物料直接送入干法旋窑系统的烘干破碎机破碎为粒径≤5mm，烘干为含水率＜10 wt%的细粒料或粉料。

3.根据权利要求1或2所述综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，其特征在于：所述氧化性气氛是指过剩空气系数为1.1～1.7。

4.根据权利要求3所述综合利用赤泥、磷石膏和煤矸石的方法，其特征在于：所述氧化性气氛是指过剩空气系数为1.2～1.6。