CN105060748A - 用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法 - Google Patents
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Abstract
用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：（1）备料：取原料磷石膏和废石渣，其中，结块的磷石膏则破碎至粒径＜40mm；（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏50～80%:废石渣20～50%的比例实行配料；（3）制粉：将配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余≤30%的废弃物粉料；（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛下，经1150℃～1350℃、15～60分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。利用本发明，可较低成本的有效利用磷石膏及其它废弃物，生产有较高附加值、用途广泛的特种硬石膏熟渣及特种硬石膏胶凝材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，特别涉及一种用旋窑生产线设备处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法。
背景技术
磷石膏为磷化工制磷酸或磷肥排放的废渣，主要成份是以石膏为主的硫酸盐，含量达78～96%，其次是含有4～22%的石英质SiO2、可溶性的磷酸盐和氟磷酸盐及不可溶性的磷酸盐、氟磷酸盐和硅铝酸盐矿物，并含有少量的有害的重金属元素如钴、锶、铅、镉等。
新排放的磷石膏为散粒状物料，弃置堆存易扬尘，但在有适量水分作用下可缓慢的石膏重结晶粘结为坚硬的块状物。大量弃置的磷石膏客观上对环境及地下水和土壤造成了较严重的污染和破坏。
当前，磷石膏的研究和应用主要集中在四个方面，其一，是将磷石膏加石灰改性，即加石灰中和固化其中的可溶性磷酸盐和氟磷酸盐，取代天然石膏用作水泥生产的缓凝剂，但应用效果客观上不太理想，实际消耗量很有限；其二，是将磷石膏热处理转化为半水石膏或半水石膏和可溶性无水石膏的复合物，即250～500℃低温热处理建筑石膏粉，用于生产石膏粉及石膏板、石膏砌块等制品，但因磷石膏品位、颜色远不如天然石膏，且含有一定量的有害元素和有害杂质，加之建筑石膏制品耐水差，其实际应用消耗量尚有限；其三，是将磷石膏和石灰和煤渣、粉煤灰混合压制经养护制砖，但因有害杂质和有害元素的影响及需经蒸压养护工艺才能较好的保证砖类制品的体积稳定性，其推广应用不理想；其四，是制硫酸副产水泥，因投资大、硫酸品位偏低、经济性较差，且二次污染大，导致推广应用受阻。
因此，迫切需要一种全新的技术方法，以相对合理的矿物组成的产品开拓市场途径，实现磷石膏的资源化利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，该方法可简单地利用旋窑生产线工艺装备，较低成本的有效利用磷石膏及其它废弃物，生产有较高附加值、用途广泛的特种硬石膏熟渣及特种硬石膏胶凝材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取原料磷石膏和废石渣，其中，结块的磷石膏则破碎至粒径＜40mm；
（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏50～80%:废石渣20～50%的比例实行配料；
（3）制粉：将配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余≤30%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛下，经1150℃～1350℃、15～60分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
进一步，将所得的特种硬石膏熟渣直接粉磨、或按常规旋窑粉磨工艺配入如水淬矿渣、磷渣、粉煤灰、硅渣、减水剂、流平剂等其它材料中的一种或几种粉磨至80μm筛余≤12%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料。
进一步，所述的废石渣为石灰石矿山开采弃置的含泥的石屑。
进一步，所述的废石渣可部分或全部用废弃混凝土和/或大理石加工泥屑和/或石灰渣替代。
进一步，用18～48%的电石渣和/或石灰石与2～8%的废土和/或污泥替代20～50%的废石渣。
本发明步骤（2）中，以50～80%磷石膏提供适量的硫酸钙及磷、氟元素矿物，以20～50%的废石渣提供适量的活性氧化钙及可热分解活化反应的硅铝酸盐矿物。
本发明所得特种硬石膏熟渣的主要水化活性矿物为不可溶性硬石膏和硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。这种熟渣的特性不同于硅酸盐熟料或普通硬石膏或硫铝酸盐或硫铁酸盐熟料，为特种熟料，可直接供应粉磨站、水泥厂、建筑砂浆厂等企业生产普通硅酸盐水泥、早强快硬水泥、膨胀剂、砌筑水泥或砌筑灰、建筑砂浆等。
本发明所得特种硬石膏胶凝材料，其矿物组成及胶凝材料特性有异于硅酸盐胶凝材料或普通硬石膏胶凝材料或硫铝酸盐胶凝材料或硫铁酸盐胶凝材料。可供应商品混凝土搅拌站、水泥厂或建筑工地及建材制品厂。
本发明的技术原理：
（1）针对磷石膏的主要矿物为硫酸钙、磷酸盐和氟磷酸盐及硅铝酸盐矿物的特点，将磷石膏和废石渣作为原料配料，低温煅烧制成用途广且市场需求量大、主要水化活性矿物为硫酸钙和硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙矿物的特种硬石膏熟渣和/或特种硬石膏胶凝材料；
（2）利用旋窑生产线装备的回转窑可快速煅烧粉状物料，通过调整窑头喷煤管及窑尾分解炉的煤粉用量、及调整废弃物粉料的喂料量和回转窑转速即可有效控制回转窑内高温段煅烧温度和高温段煅烧时间、及以废石渣配料既提供活性氧化钙又提供适量的硅、铝、铁、镁等所需的化学成份，以降低废弃物的利用成本；
（3）以磷石膏中含有的磷、氟等元素矿物作为低温煅烧（旋窑物料正常煅烧温度为1450℃）的助烧剂，以降低烧成温度节省烧成能耗，同时，稳定并活化C2S大幅提高其水化活性，提高熟渣的烧成质量；
（4）控制（1150～1350℃）的低温煅烧，使熟渣易磨性好，以降低熟渣粉等的生产粉磨能耗。
本发明的有益效果：
（1）可充分利用新鲜的磷石膏和堆存或弃置的结块的磷石膏，利于保护社会生态环境及自然环境；
（2）为化解旋窑水泥企业的产能过剩、及实施产业转型提供一种可行的方案，利于盘活社会存量资产，提供就业机会；
（3）充分利用磷石膏、废石渣等废弃物，生产市场需求量大的高活性硬石膏熟渣或特种硬石膏胶凝材料，可大量节省水泥生产对不可再生的优质石灰石、粘土、页岩及石膏、燃煤资源的过度开采和消耗。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
用某φ3×42m干法旋窑水泥生产线工艺装备，处理磷石膏制取特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取废渣坝上堆存结块的磷石膏，破碎至粒径＜35mm入库；取碎石玚弃置的废石渣入库；
（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏50%:废石渣50%的比例实行微机配料；
（3）制粉：将微机配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余20%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛（窑内通风良好，窑尾烟室O2＞2%）下，经1150℃～1280℃、30分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
取制成的特种硬石膏熟渣进行衍射分析、显微电镜观测及化学分析，主要矿物为硫酸钙、硅酸二钙、氧化钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等有良好水化活性的矿物。
所得的特种硬石膏熟渣供应某粉磨站，该粉磨站根据实验室的小磨试验结果，以此熟渣替代部分熟料和全部水淬矿渣和石膏，反馈比用矿渣强度高10.1%。
将所得的特种硬石膏熟渣用水泥磨球磨机系统直接粉磨成细度80μm筛余6%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料。
所得的特种硬石膏胶凝材料以旋窑厂实验室设备进行物检，指标为：安定性合格，初凝时间2:07、终凝时间2:58，3天抗压强度34.9MPa、抗折强度6.7MPa，28天抗压强度58.2MPa、抗折强度9.8MPa。试验所得特种硬石膏胶凝材料分别供应某粉磨站直接掺配30%生产水泥，供应某商品混凝土搅拌站同步替代膨胀剂和活性渣粉，供应某建筑工地作为砌筑水泥，三个不同类的用户的反馈意见一致：强度好。
实施例2
用某φ3.5×47m干法旋窑水泥生产线工艺装备，处理磷石膏制取特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取含湿新鲜磷石膏（含水率21.7%）和废渣坝上堆存结块的磷石膏干渣，结块磷石膏破碎至粒径＜35mm，用铲车将湿渣与干渣混合（湿渣与干渣的混合质量比为1：1）；取化工厂弃置结块的电石渣和废土破碎至粒径＜35mm替代废石渣；
（2）配料：将磷石膏及废石渣替代物（电石渣和废土）按质量比为磷石膏79%:废石渣替代物21%（其中电石渣18%+废土3%）的比例实行微机配料；
（3）制粉：将微机配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余28%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛（窑内通风好，窑尾烟室O23.5%）下，经1150℃～1280℃、35分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
取制成的特种硬石膏熟渣进行衍射分析、显微电镜观测及化学分析，主要矿物为硫酸钙、硅酸二钙、氧化钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等有良好水化活性的矿物。
所得硬石膏熟渣该旋窑水泥厂用于替代石膏、矿渣和部分熟料。根据实验室的小磨试验结果，以此熟渣替代部分熟料和全部水淬矿渣和石膏，出磨水泥强度同比提高10.1%。
将所得的特种硬石膏熟渣用水泥磨球磨机系统直接粉磨成细度80μm筛余3%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料。
所得的特种硬石膏胶凝材料经该旋窑厂实验室检测，指标为：安定性合格，初凝时间1:51、终凝时间2:48，3天抗压强度34.5MPa、抗折强度6.9MPa，28天抗压强度59.1MPa、抗折强度9.3MPa。此批特种硬石膏胶凝材料被水泥厂直接供用某建材制品厂用于试生产制石膏砖和砌块，用户的反馈意见一致：和易性好，不开裂，强度好。
实施例3
用某φ3.2×47m干法旋窑水泥生产线工艺装备，处理磷石膏制取特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取含湿新鲜磷石膏（含水率22.1%）和废渣坝上堆存结块的磷石膏干渣，结块磷石膏破碎至粒径＜30mm，用铲车将湿渣与干渣混合（湿渣与干渣的混合质量比为1：1）；取碎石场弃置的废石屑；
（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏60%:废石渣40%的比例实行微机配料；
（3）制粉：将微机配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余17%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛（窑内通风好，窑尾烟室在线检测O24.3%）下，经1250℃～1350℃、25分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
取制成的特种硬石膏熟渣进行衍射分析、显微电镜观测及化学分析，主要矿物为硫酸钙、硅酸二钙、氧化钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等有良好水化活性的矿物。
所得的特种硬石膏熟渣全部被该旋窑水泥厂自用。根据实验室的小磨试验结果，以此熟渣替代部分熟料和全部矿渣和石膏，该厂以此熟渣配料生产水泥按质量比熟料25%、熟渣45%、煤渣30%配料生产32.5级普通水泥，出磨水泥强度同比提高11.3%，其它物检指标正常，此批搭掺45%熟渣的水泥直接供应民用建筑工程。用户的反馈意见一致：易起浆，来性快，不开裂，强度好。
实施例4
用某φ4×64m干法旋窑水泥生产线工艺装备，处理磷石膏制取特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取含湿的散粒状磷石膏（含水率9.7%）；取石灰厂弃置的石灰渣破碎至粒径＜35mm替代废石渣；
（2）配料：将磷石膏和石灰渣按质量比为磷石膏70%:石灰渣30%的比例实行微机配料；
（3）制粉：将微机配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余14%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛（窑内通风好，窑尾烟室在线检测O23.8%）下，经1200℃～1350℃、30分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
取制成的特种硬石膏熟渣进行衍射分析、显微电镜观测及化学分析，主要矿物为硫酸钙、硅酸二钙、氧化钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等有良好水化活性的矿物。
所得的特种硬石膏熟渣该旋窑水泥厂部分用作掺和料。根据实验室的小磨试验结果，以此熟渣替代部分熟料和全部水淬矿渣和石膏，出磨水泥强度同比提高8.9%。
所得的特种硬石膏熟渣用水泥磨球磨机系统直接粉磨成细度80μm筛余4%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料。
所得的硬石膏胶凝材料经该旋窑厂实验室检测，指标为：安定性合格，初凝时间2:01、终凝时间2:47，3天抗压强度29.8MPa、抗折强度5.6MPa，28天抗压强度54.5MPa、抗折9.2强度MPa。此批特种硬石膏胶凝材料供应某建材制品厂制石膏加气混凝土，用户的反馈意见：强度好，软化系数0.96，与用水泥生产加气混凝土相当。
实施例5
用某φ3.5×54m干法旋窑水泥生产线工艺装备，处理磷石膏制取特种硬石膏熟渣的方法，包括以下步骤：
（1）备料：取废渣坝上堆存干化散粒状的磷石膏干渣；取碎石场弃置的含泥的废石渣；
（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏80%:废石渣20%的比例实行微机配料；
（3）制粉：将微机配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余12%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛（窑内通风好，窑尾烟室O25.1%）下，经1200℃～1300℃、40分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
取制成特种硬石膏熟渣进行衍射分析、显微电镜观测及化学分析，主要矿物为硫酸钙、硅酸二钙、氧化钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等有良好水化活性的矿物。
所得的硬石膏熟渣用于该旋窑水泥厂作掺和料。根据实验室的小磨试验结果，以此熟渣替代部分熟料和全部水淬矿渣和石膏，出磨水泥强度同比提高13.7%。
所得的硬石膏熟渣水泥磨球磨机系统配入15%的水淬矿渣和1%的流平剂（熟渣质量占比84%）粉磨成细度80μm筛余2%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料-自流平硬石膏水泥。
所得的自流平硬石膏水泥经该旋窑厂实验室检测，指标为：安定性合格，初凝时间3:57、终凝时间4:43，3天抗压强度37.5MPa、抗折强度7.6MPa，28天抗压强度62.7MPa、抗折强度11.3MPa。此批自流平硬石膏水泥供应某工地作地面，用户反馈：自流平性好，地面光滑，强度好，无起拱、开裂现象。
Claims (5)
1.用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）备料：取原料磷石膏和废石渣，其中，结块的磷石膏则破碎至粒径＜40mm；
（2）配料：将磷石膏和废石渣按质量比为磷石膏50～80%:废石渣20～50%的比例实行配料；
（3）制粉：将配料的物料连续送入生料立磨系统，混合粉磨制成80μm筛余≤30%的废弃物粉料；
（4）煅烧：将废弃物粉料连续送入干法旋窑预热器系统，入回转窑内，在氧化性气氛下，经1150℃～1350℃、15～60分钟煅烧，即制成特种硬石膏熟渣。
2.根据权利要求1所述的用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，其特征在于，将所得的特种硬石膏熟渣直接粉磨、或按常规旋窑粉磨工艺配入水淬矿渣、粉煤灰、硅渣、磷渣、减水剂、流平剂中的一种或几种粉磨至80μm筛余≤12%的粉料，即制成特种硬石膏胶凝材料。
3.根据权利要求1或2所述的用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，其特征在于，所述的废石渣为石灰石矿山开采弃置的含泥的石屑。
4.根据权利要求1或2所述的用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，其特征在于，所述的废石渣部分或全部用废弃混凝土和/或大理石加工泥屑和/或石灰渣替代。
5.根据权利要求1或2所述的用旋窑厂处理磷石膏制特种硬石膏熟渣的方法，其特征在于，用18～48%的电石渣和/或石灰石与2～8%的废土和/或污泥替代20～50%的废石渣。
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