CN104556755A - 一种海洋工程用水泥 - Google Patents

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韩晓光
牛海龙
王学民
聂亮国
郭清芳
许焕鹏
谢雅岚
刘震
李洪生
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Abstract

本发明涉及一种海洋工程用水泥。本发明属于水泥生产技术领域。一种海洋工程用水泥,其特征是:海洋工程用水泥经熟料工序和水泥工序制成,熟料工序中的原料组分及其重量百分比组成为石灰石87.0-89.0%、砂岩5.1-7.3%和铁矿石5.5-6.5%;水泥工序的组分及其重量百分比组成为熟料94.0-96.0%和脱硫石膏4.0-6.0%。本发明具有可广泛应用于围海造堤、海港码头、海上桥梁,水库大坝、水利隧道、涵洞引水工程和江河桥梁基础工程,也适用于有抗腐蚀要求的工业和民用建筑工程中,具有抗海水侵蚀、耐海水冲击、抗冻干缩、中低水化热等优点。

Description

一种海洋工程用水泥
技术领域
[0001] 本发明属于水泥生产技术领域,特别是涉及一种海洋工程用水泥。
背景技术
[0002] 目前,海洋工程中普遍采用的是硅酸盐水泥混凝土或硅酸盐水泥混凝土外加环氧 树脂涂层。然而,这两种材料都不能长期抵抗海水侵蚀。硅酸盐水泥混凝土经3〜4年必 须修补,其表面涂环氧树脂后也只能维持7〜8年。许多海洋工程须在海潮涨落的间隙期 完成,要求水泥性能除抗海水腐蚀外,还须快硬高强。通用的硅酸盐水泥也不能满足这种性 能要求。开发既能抗海水腐蚀又能快硬高强的海洋水泥是海洋工程发展的迫切需要。
[0003] 在相关海洋工程领域施工中,主要使用相关外加剂或大量粉煤灰或矿粉掺入混凝 土中,虽然增强了混凝土的抗裂和抗渗性能,但是由于外加剂的掺入,造成混凝土性能不稳 定,耐久性较差,因此,严格意义上的海洋工程专用水泥并未应用于相关工程领域。
[0004] 现有的相关基础设施建设需要使用大量的水泥材料,以往均采用硅酸盐水泥或普 通硅酸盐水泥,由于其抗渗性、耐磨性和致密性较差,因此抗海水侵蚀、耐海水冲击和抗冻 融性能等均无法完全满足和达到海洋工程技术要求,工程后期修复费用大;也有部分工程 采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥加防腐剂的措施,但由于防腐剂费用较高,造成难以达 到技术要求等问题。
发明内容
[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种海洋工程用水泥。
[0006] 本发明在生产中通过严格控制配料方案和质量控制指标,采用同普通硅酸盐水泥 相近的低成本和比普通硅酸盐水泥更低的能耗,实现产品高附加值。
[0007] 本发明的目的是提供一种具有可广泛应用于围海造堤、海港码头、海上桥梁,水库 大坝、水利隧道、涵洞引水工程和江河桥梁基础工程,也适用于有抗腐蚀要求的工业和民用 建筑工程中,具有抗海水侵蚀、耐海水冲击、抗冻干缩、中低水化热等特点的海洋工程用水 泥。
[0008] 本发明海洋工程用水泥所采取的技术方案是:
[0009] 一种海洋工程用水泥,其特点是:海洋工程用水泥经熟料工序和水泥工序制成, 熟料工序中的原料组分及其重量百分比组成为石灰石87. 0-89. 0 %、砂岩5. 1-7. 3 %和铁 矿石5. 5-6. 5 % ;水泥工序的组分及其重量百分比组成为熟料94. 0-96. 0 %和脱硫石膏 4. 0-6. 0%。
[0010] 本发明海洋工程用水泥还可以采用如下技术方案:
[0011] 所述的海洋工程用水泥,其特点是:熟料工序中的原料石灰石粒径20 - 30mm,Ca0 计含量为43 - 48 % ;砂岩SiO2计含量90 - 93 % ;铁矿石Fe203计含量33 - 37%,SiO2计 含量 43 - 46%。
[0012] 所述的海洋工程用水泥,其特点是:水泥工序的脱硫石膏为电厂脱硫的工业废渣, CaS04+CaS042H20 计含量 86 - 90%。
[0013] 本发明具有的优点和积极效果是:
[0014] 海洋工程用水泥由于采用了本发明全新的技术方案,与现有技术相比,本发明海 洋工程专用水泥可应用于围海造堤、海港码头、海上桥梁,水库大坝、水利隧道、涵洞引水工 程和江河桥梁基础工程,也适用于有抗腐蚀要求的工业和民用建筑工程中,具有抗海水侵 蚀、耐海水冲击、抗冻干缩、中低水化热等优点。
附图说明
[0015] 图1是本发明海洋工程用水泥制备工艺流程示意图。
具体实施方式
[0016] 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,并配合附图 详细说明如下:
[0017] 参阅附图1。
[0018] 实施例1
[0019] 一种海洋工程用水泥经熟料工序和水泥工序制成,熟料工序中的原料组分及其重 量百分比组成为石灰石87. 9 %、砂岩6. 1 %和铁矿石6. 0% ;水泥工序的组分及其重量百分 比组成为熟料95. 0%和脱硫石膏5. 0%。其中:
[0020] 石灰石来自于天津市水泥石矿。主要成分:
Figure CN104556755AD00041
[0028] 本实施例海洋工程用水泥生产的工艺流程:
[0029] 1 •原料
[0030] 石灰石、砂岩、铁矿石三种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。
[0031] 原料磨为中卸式烘干管磨机,磨机规格为¢4. 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。
[0032] 生料均化库采用TP-I型新型多股流式均化库,储量为1万吨。
[0033] 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。
[0034] 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、巾4*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。
[0035] 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。
[0036] 熟料经冷却并破碎后经斜拉链入熟料库,熟料库为4座,总储量为8万吨。
[0037] 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。
[0038] 脱硫石膏入石膏仓。
[0039] 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(包括熟料和脱硫 石膏)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。
[0040] 水泥磨机为双仓管磨¢4. 2*13m,棍压机为TRP140-140。
[0041] 2.生产原料的说明:
[0042] 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,一般均为相关从 相关矿山采来的矿石,如:1¾质原料为石灰石,娃质原料为砂岩、页岩或粘土,铁质原料为铁 矿石,铝质原料为铝矾土。
[0043] 本专利原料介绍:
[0044] (1)、熟料工序
[0045] 钙质原料为石灰石,其特点为高镁低钙(CaO-般在45% -47. 5之间,MgO-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,蓟县一一洪水庄向斜北东翼。天津市石灰石资源比较缺 乏,蓟县铁岭组灰岩是目前查明的天津市唯一的水泥灰岩。由于其夹层多,矿层白云化严 重,矿石质量变化较复杂,含燧石结核及硅质条带,白云质斑块不规则分布而给矿山的开发 带来很大的困难。
[0046] 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。
[0047] 铁质原料为铁矿石;娃质原料为砂岩;无错质原料。
[0048] (2)、水泥工序:
[0049] 缓凝剂:脱硫石膏为电厂废弃物
[0050] 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。
[0051] 3、主要生产工艺控制参数
[0052](1)、分解炉出口温度由875度降至868度。
[0053](2)、窑速从3. 66转/分钟提高至3. 75转/分钟。
[0054](3)、系统拉风由7500降低至7200帕。
[0055] (4)、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,使回转窑窑 皮稳定在17 - 18米,有效压低窑内烧成带长度,避免结圈结块及窑尾预热器系统结皮。
[0056] (5)、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,稳定窑前温度,避免窑内结大块。
[0057](6)、烧成带筒体冷却风机位置根据筒体温度变化要及时调整。
[0058] 4、配料方案
[0059] 由于海洋工程水泥同时具有抗硫酸盐、中热、油井、高强等特性,因此,在配料上具 有铁含量高、铝含量低的特点。
[0060] 实现的指标(目标):
[0061] (1)符合抗硫酸盐硅酸盐水泥国家标准(GB748)中的中抗硫酸盐水泥14天线膨胀 率要求,即:< 0.060%。
[0062] (2)符合油井水泥国家标准(GB10238)中的中抗G级、H级水泥的化学要 求,即:氧化镁彡6.0 %,三氧化硫彡3.0 %,烧失量彡3.0 %,不溶物彡3.0 %,48 % 彡C3S彡 58%,C3A彡 3%。
[0063] (3)符合通用硅酸盐水泥国家标准(GB175)中低碱水泥的要求,S卩:R20彡0. 60%。
[0064]5、质量控制方案
[0065]
Figure CN104556755AD00071
[0066] 本实施例具有所述的可广泛应用于围海造堤、海港码头、海上桥梁,水库大坝、水 利隧道、涵洞引水工程和江河桥梁基础工程,也适用于有抗腐蚀要求的工业和民用建筑工 程中,具有抗海水侵蚀、耐海水冲击、抗冻干缩、中低水化热等积极效果。

Claims (3)

1. 一种海洋工程用水泥,其特征是:海洋工程用水泥经熟料工序和水泥工序制成,熟 料工序中的原料组分及其重量百分比组成为石灰石87. 0-89. O %、砂岩5. 1-7. 3 %和铁 矿石5. 5-6. 5 % ;水泥工序的组分及其重量百分比组成为熟料94. 0-96. 0 %和脱硫石膏 4. 0-6. 0%。
2. 根据权利要求1所述的海洋工程用水泥,其特征是:熟料工序中的原料石灰石粒径 20 - 30mm,CaO计含量为43 - 48 %;砂岩SiO2计含量90 - 93 %;铁矿石Fe 203计含量33 - 37 %,SiO2计含量 43 - 46 %。
3. 根据权利要求1所述的海洋工程用水泥,其特征是:水泥工序的脱硫石膏为电厂脱 硫的工业废渣,CaS04+CaS0 42H20计含量86 - 90%。
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