CN1093844C - 粒状水泥调凝剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粒状水泥调凝剂的制备方法。它是采用工业废渣副产石膏为原料，在低温烘、晒干燥、过筛，加入少量造粒胶结剂、有害物质转化剂，经调湿、搅拌、粉碎均化、机械挤压造粒、常温静停而直接制得粒状水泥调凝剂。本发明生产工艺简单、节能、经济，品质符合掺用水泥技术国标要求，运输、贮存、使用方便，变废为宝，解决了工业废渣副产石膏不能直接用作水泥调凝剂的难题，可代替天然石膏，具有很好的经济和社会效益。

Description

粒状水泥调凝剂的制备方法
本发明是水泥工业的调凝剂，特别是一种粒状水泥调凝剂的制备方法。它是用工业废渣副产石膏为原料，加入少量造粒胶结剂、有害物质转化剂，常温直接制成粒状水泥调凝剂。
水泥调凝剂是水泥的品质组成材料之一，常用3-6％的天然石膏与水泥熟料共同磨细成水泥，起到调节水泥凝结时间的作用。我国规定用天然二水石膏、硬石膏和符合技术要求的工业副产石膏作水泥调凝剂。工业废渣副产石膏很多，如用硫酸分解磷矿石萃取磷酸后的固体废弃渣磷石膏，以及燃煤电厂烟气脱硫而得的粉粒状、湿的二水物副产石膏，这些粉粒状废弃渣含过量的破坏水泥凝结和强度的磷、氟化物，需用时要作复杂的化学净化处理或煅烧脱磷和氟，不能直接用作水泥调凝剂，因此，阻碍了对这些废弃渣充分的利用，作产品又缺乏实用经济性，利用率很低，大量的废弃渣都是覆土填埋，不但要负可观的废弃渣处置费，又污染环境、浪费资源。
我国水泥年产量达5×108吨，年需石膏作水泥调凝剂达2000×104吨以上，用天然优质石膏价高、资源少；开发品质符合水泥掺用技术要求、经济的粒状水泥调凝剂代替天然石膏作水泥调凝剂，不但需求量大，可变废为宝，又符合国家资源综台利用的政策。
已知用工业废渣作水泥调凝剂，如用磷石膏作水泥调凝剂的方法有：
1.将磷石膏与水比例1∶3，搅拌洗涤，真空过滤，取其一部分加入一定量偏硅酸钠拌匀，送入筒式回转炉中900℃煅烧，把煅烧物与未煅烧的水洗物混合，控制物料含水率32-36(％)，进入筒式造粒设备造粒，筛出3-50毫米颗粒作水泥调凝剂；
2.将磷石膏与粘土按3∶2比例混合制成砖坯，于700-800℃下煅烧、破碎后作水泥调凝剂。
以上方法都要高温煅烧、耗能大，工艺复杂，成本高，难与天然石膏竞争、代替天然石膏，没有实用经济性。目前尚未见有与本发明相同研究和成功的报道。
本发明的目的，在于提供一种用工业废渣副产石膏为原料，加入少量造粒胶结剂、有害物质转化剂，常温制得可代替天然石膏直接用作水泥的粒状水泥调凝剂。解决了工业废弃渣不直接用作水泥调凝剂的难题，为处治工业废弃渣，化废为宝，充分利用资源，开拓出一条经济、科学的途径。
本发明由如下技术和方法完成：
一、粒状水泥调凝剂的制造：
1.用硫酸分解磷矿石萃取磷酸后的固体废弃渣磷石膏及燃煤电厂烟气脱硫而得的粉粒状、湿的二水物副产石膏为原料，在80℃以下烘、晒至游离水含量≤20％、过0.8毫米方孔筛；
2.测过筛后原料的游离水含量(以1克左右样在55-60℃烘干至恒重的重量计)，按不含游离水的磷石膏干重(份)：90-94、市售常用525#水泥6-10、市售常用水玻璃0.20-0.30(以水玻璃模数2.6-2.8、液体密度1.36-1.40克/厘米3为100％浓度，用时按水玻璃与水比例1∶8-10，稀释后在物料拌和时淋、喷加入)和水拌和；
3.调控拌和物料的含水量在18-26％范围，用双辊对碾式成球机成型，取含水量为拌和物干重的20-24％，测定拌和物pH值≥9.5(可用水泥、水玻璃在范围值用量的增减作调整)；
4.用双轴螺旋式搅拌机搅拌、笼式粉碎机粉碎均化，双辊对碾式造粒机挤压成型(为扁卵形煤球状颗粒、最大边长≤55毫米)，置棚内常温下静停2-7天为成品(静停时间以颗粒强度自2米高自由跌落虽碎不成粉为度)；
5.以连续给料、搅拌、粉碎均化、成型的小时产量≥8-10吨，为最低经济产量，即经济规模的产量≥3×104吨/年。
二、粒状水泥调凝剂生产工艺流程如图1所示，
图1是本发明的生产方框示意图，图中表示：
1.废弃渣磷石膏，2.在80℃以下烘、晒至含水量≤20％，3.过0.8×0.8毫米方孔振动筛，4.大于0.8毫米颗粒料回收仓，5.小于0.8毫米颗粒料仓(内设有连续出料的计量与可调装置)，6.皮带输送机，7.水泥料仓(内也设有连续出料的计量与可调装置)，8.水玻璃溶液贮存器及定量淋喷装置，9.双轴螺旋搅拌机，10.笼式粉碎机，11.双辊对碾式造粒机，12.防雨成品棚库，13.成品露天堆放场。
三、实施例
1.原料成份：磷石膏的pH值2.5-3.5，结晶水15-21％，三氧化硫大于38-46％、五氧化二磷总量小于2.8％(其中可溶性小于1.7％、未直接反应物占0.3-0.7％)、氟总量小于1.8％(其中水溶性小于1.0％)、二氧化硅3-8％、三氧化二铝0.1-0.8％、三氧化二铁0.1-0.6％、氧化钙大于28-34％、氧化钠0.15-0.50％，以上百分率均按不含游离水的磷石膏干物重量计；加入造粒胶结剂、有害物质转化剂是市售常用525#水泥(硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥)，市售常用水玻璃(以模数2.6-2.8、液体密度1.36-1.40克/厘米3为100％浓度)；
2.组份配比：磷石膏∶水泥∶水玻璃＝90-94∶6-10∶0.2-0.3(以磷石膏不含游离水的干物质重量克计、水玻璃用前按水玻璃与水比例1∶9稀释后淋、喷于拌和物料内)各组分经搅拌、调湿、粉碎均化、机械挤压造粒、常温静停2-7天直接制得粒状水泥调凝剂产品，所得的产品亦可用于煅烧水泥熟料作矿化剂，产品对水泥性能无害、完全符合和达到GB175-92及GB5483-85的标准。
3.本发明的产品化学成分、掺用产品的水泥化学、矿物成分及物理力学性能见下表：
1).本发明的产品化学成份与天然二水石膏对照表
名  称     化学成份重量％
  SiO2   Al2O3     Fe2O3     CaO     MgO     SO3
磷石膏水泥调凝剂产品   6.58-6.73     1.94-2.03     1.06-1.16     32.81-33.43     0.63-0.71     38.84-39.30
广西南宁水泥厂用天然二水石膏   11.67     2.36     1.68     32.65     2.90     37.76
广西黎塘水泥厂用天然二水石膏   11.87     2.45     1.44     30.28     3.51     36.13
广西洛东水泥厂用天然二水石膏   8.66     2.38     1.39     31.12     2.00     38.10
2).掺用本发明产品的水泥化学、矿物成分表
名  称                      化学成份重量％            矿物组成重量％
烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3  CaO MgO FCaO  C3S  C2S  C3A C4AF
广西南宁水泥厂水泥熟料 1.48 20.20  6.50  5.22 63.59 0.97  1.14 49.13 20.84 8.37 15.87
广西黎塘水泥厂水泥熟料 0.79 20.28  6.15  4.58 64.27 1.57  0.65 60.88 12.21 8.53 13.92
广西洛东水泥厂水泥熟料 0.30 19.45  6.35  5.87 64.77 1.21  1.47 58.39 11.72 6.87 17.84
3).掺用本发明产品的水泥物理力学性能表
名称 入磨配料重量％     水泥性能
水泥熟料 高炉水体矿测     石膏 细度％ 标准稠度水量％ 烧失量％ SO3％           强度MPa 安定性 凝结时间(时：分)
掺量 类别      抗折   抗压
3天 28天 3天 28天 初凝 终凝
广西南宁水泥厂熟料  84 12  4 厂用天然二水石膏 2.40 25.4 2.83 2.63 5.6 8.3 31.2 64.8 合格 2：01 3：03
 84 12  4 磷石膏产品2PZ-13 2.60 25.4 2.65 2.70 5.5 8.2 31.4 64.5 合格 2：26 3：11
广西黎塘水泥厂熟料  84 12  4 厂用天然二水石膏 2.60 25.0 1.96 2.65 5.6 8.3 29.8 62.7 合格 2：36 3：46
 84 12  4 磷石膏产品2PZ-14 2.40 24.8 1.98 2.58 5.7 8.1 30.7 62.4 合格 2：48 4：14
广西洛东水泥厂熟料  84 12  4 厂用天然二水石膏 2.60 25.6 1.88 2.80 5.7 8.5 32.8 64.9 合格 4：07 5：09
 84 12  4 磷石膏产品2PZ-13 2.60 25.4 1.94 2.73 5.5 8.3 31.3 62.8 合格 4：45 5：46
 84 12  4 磷石膏产品2PZ-14 2.70 25.6 2.03 2.78 5.6 8.4 31.4 63.1 合格 4：33 5：44
4.本发明的优点：
1).本发明产品可使工业废弃渣内含可溶性磷、氟化物在pH值≥9.5时，大部分被转化为非水溶性硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等，并使有害物质被降低至无害范围；
2).加入少量水泥作晶坯，既是造粒胶结剂、有害物质转化剂，又有补偿水泥凝结与强度效用；
3).无需煅烧，常温直接制得粒状水泥调凝剂，节能、简便、经济、品质稳定、可调控，产品的技术性能达到可直接用作水泥调凝剂，代替天然石膏，变废为宝，解决了工业废弃渣处治和污染环境的问题，有很好的经济和社会效益。
4).掺用本发明产品的水泥技术指标均达到国家标准。

Claims (3)

1.一种粒状水泥调凝剂的制备方法，其特征是用硫酸分解磷矿石萃取的固体废弃渣磷石膏及燃煤电厂烟气脱硫而得的粉粒状、湿的二水物副产石膏为原料，在80℃以下烘、晒至含水率≤20％、过0.8毫米方孔筛，原料成份比例以不含游离水1克左右磷石膏样在55～60℃下烘至恒定的干物百分率重量计：三氧化硫大于38～46％，氧化钙大于28～34％，结晶水15～21％，五氧化二磷总量小于2.8％，氟总量小于1.8％，二氧化硅3～8％，三氧化二铝0.1～0.8％，三氧化二铁0.1～0.6％，氧化钠0.15～0.50％，磷石膏pH2.5～3.5，加入造粒胶结剂、有害物质转化剂，磷石膏∶水泥∶水玻璃配比重量份数为90～94∶6～10∶0.2～0.3，经搅拌、拌和物的pH≥9.5，调湿，粉碎均化，机械挤压造粒，常温静2～7天制成。
2.根据权利要求1所述的粒状水泥调凝剂的制备方法，其特征是五氧化二磷总量可溶性小于1.7％、未直接反应物占0.3～0.7％，氟总量水溶性的含量小于1.0％，造粒胶结剂、有害物质转化剂为市售常用525#硅酸盐、普通硅酸盐水泥和市售常用的模数2.6～2.8、液体密度1.36～1.40克/厘米3为100％浓度的水玻璃，水玻璃用前按水玻璃∶水＝1∶9稀释后淋、喷于拌和物料。
3.根据权利要求1或2所述的粒状水泥调凝剂的制备方法，其特征是制造产品过程、原料及配料仓有连续定量出料与计量可调装置，采用双轴螺旋搅拌机、笼式粉碎机、双辊对碾造粒机搅拌、粉碎均化、挤压造粒成型和产品防雨棚、堆放场。
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