CN109503007B - 一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，属于水泥熟料技术领域。本发明方法包括原料质量控制、生料制备和熟料煅烧；原料包括铝矾土、石膏、石灰石、高镁石灰石、白云石和重晶石；生料配料满足生料在煅烧后得到的熟料碱度系数Cm为0.92～1.0，硫铝比P≤3.82；熟料中MgO含量为1～2.5%，BaSO₄含量＞0.1%且＜2%；游离石膏为0～1%；Fe₂O₃含量＜1.2%；生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12%；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1280℃～1340℃的条件下进行煅烧，能够稳定得到白度≥80的白色硫铝酸盐熟料。

Description

一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法

技术领域

本发明涉及水泥熟料技术领域，具体来说，涉及一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

背景技术

目前建筑装饰市场中做彩色及白色装饰品大多采用白色硅酸盐水泥来制作，但其存在诸多缺陷和问题：

(1)在制作中由于白色硅酸盐水泥凝结硬化慢、早强低脱模时间长、制品返碱现象等严重影响制品的生产效率、成品率。

(2)白色硅酸盐水泥熟料煅烧温度高，煅烧温度常达到1550℃左右，能耗高，窑尾废气氮氧化物含量也高。

(3)配料中石灰石质材料比例高达80％以上，温室气体CO₂排放量也较大。

(4)为了提高熟料白度，熟料出窑时使用漂白工艺，导致热损失也非常高。

(5)使用的优质原料资源日益枯竭。例如白石、白砂和白石膏等。

为了提高白色装饰制品的生产效率以及成品率，降低熟料煅烧温度,大幅降低能耗、降低氮氧化物、二氧化碳排放，实现环保、低碳经济，结合国内白色硫铝酸盐水泥生产现状，研究开发硫铝酸盐基的白色水泥，以满足市场及产业发展需要。

国内白色硫铝酸盐水泥生产方式，主要是采取尽可能地提高熟料的白度以及提高熟料强度，掺加较大量的白度较高的掺合材料，例如白云山、白石膏以及白色的石灰质、矿渣等。而事实上白度较高的掺合材料较为容易获得，而生产白度较高的硫铝酸盐熟料是一个较大的难题，原因是传统的生产控制方法基本上是尽可能地降低熟料中Fe₂O₃含量，而生产熟料的主要原料矾土Fe₂O₃含量一般都在2～3％，Fe₂O₃含量小于1％的矾土极少，有的矾土甚至Fe₂O₃高达10％以上。另外矾土中的TiO₂对熟料的白度也有较大影响，矾土中的TiO₂含量一般都在2～5％。因此多个厂家生产的白色硫铝熟料，白度基本小于70，多数在50左右，导致最终生产的所谓“白色硫铝酸盐水泥”的白度仅60左右，给饰品生产带来较大影响。

国家知识产权局于2016年03月30日公开了公开号为CN103664014A，名称为白色硫铝酸盐水泥及其制备方法的发明专利，公开了一种白色硫铝酸盐水泥，它由以下重量份的原料制成：65～90份白色硫铝酸盐水泥熟料，0～20份白云石，5～15份石膏，0～5份白色硅酸盐水泥熟料，0～10份矿渣，0～2份缓凝剂。所述的白色硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、高强等特点，其熟料还具有煅烧温度低，节能环保等特点。该专利所述的的白色硫铝酸盐水泥熟料，其主要矿物组成的重量份数比为：C₄A₃S：40～70份，C₂S：10～40份，C₄AF：3～15份和CaTiO ₃：3～10份；对应的熟料化学组成的重量份数比为:CaO：30～60份，SiO₂：2～15份，Al₂O₃：20～50份，SO₃：4～15份，TiO₂：1～12份。属于通用型硫铝酸盐熟料控制范畴，按照该方法进行生产的熟料白度值很低，通常白度仅为50左右。用此熟料作为主要成分生产白色硫铝酸盐水泥，其白度通常都很低。生产出的水泥白度仅为60～70。

白度为60～70的白色硫铝酸盐水泥,在使用时常常会受到限制。如何得到白度值更高的白色硫铝酸盐水泥，同时其他性能能够保持，是目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，该方法严格控制原料，科学配料、煅烧，使熟料的白度有较大幅度提高，能够稳定地达到80以上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：包括原料质量控制，生料制备和熟料煅烧。

原料包括铝矾土、石膏、石灰石、高镁石灰石、白云石和重晶石；生料配料使生料满足入窑煅烧后得到的熟料：a、碱度系数Cm为0.92～1.0，硫铝比P≤3.82；b、熟料中MgO含量为1～2.5％，BaSO₄含量＞0.1％且＜2％；c、游离石膏为0～1％；d、Fe₂O₃含量＜1.2％；生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1280℃～1340℃下进行煅烧，得到白度≥80的白色硫铝酸盐熟料。

进一步地，本发明中，对原料和燃料质量要求如下：

铝矾土：Al₂O₃≥60％，Fe₂O₃≤1％，TiO₂≤4％，SiO₂≤12％。

石膏：SO₃≥45％，Fe₂O₃≤0.5％。

石灰石：CaO≥50％,Fe₂O₃≤0.5％,SiO₂≤2％。

高镁石灰石:CaO≥35％,Fe₂O₃≤0.5％,SiO₂≤2％,MgO≥5％。

白云石：CaO≥27％，MgO≥18％，Fe₂O₃≤0.5％。

重晶石：BaSO₄≥80％，Fe₂O₃≤1％。

本发明在熟料煅烧的时候，使用煤炭作燃料,该煤炭质量控制指标：Qnet.ad≥5800Kcal/％，Aad≤24％且Vad≥22％，煤灰灰份中Fe₂O₃含量≤7％。

本发明中，生料粉磨采用立式磨机或者管式磨机进行粉磨。

本发明中，生料粉磨使用烘干粉磨。

进一步地，本发明熟料煅烧时，采用的是带分解炉的预热器窑。它是水泥熟料煅烧最为普遍的设备，生产效率高，热耗低。

本发明中的百分含量是指质量含量。本发明中白度检测值指的是亨氏白度值。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(一)本发明通过控制硫铝酸盐熟料生产过程中的一些特定过程和比例，具体是指生产出的熟料中Fe₂O₃所占的质量分数小于1.2％，MgO所占的质量分数为1～2.5％，BaSO₄所占的质量分数为0.1～2％，煅烧温度控制为1280℃～1340℃之间以及游离石膏控制0～1％。使得生产出来的硫铝酸盐熟料的白度稳定提高至80以上。除此之外该硫铝酸盐熟料的强度高，3天强度大于60MPa，生产水泥时可以多掺混合材。

(二)本发明中，熟料中Fe₂O₃所占的质量分数小于1.2％。因为三大系列水泥熟料的主要化学成分为Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO_2、CaO、MgO、SO₃、TiO₂、K₂O和Na₂O,其他化学成分含量极少或者无，而影响熟料白度的氧化物主要是Fe₂O₃,因此需要严格控制其含量。

(三)本发明控制熟料中的MgO的含量，熟料中的MgO含量控制在1～2.5％，一般情况下以最佳为2％。因为MgO对Fe₂O₃的固溶有阻碍作用，但MgO过高，熟料白度值会降低，对熟料的白度产生较大影响。将MgO含量控制在1～2.5％，适量的氧化镁可改变Fe₂O₃在熟料中的分布，使得熟料的白度提高。但如果MgO过高，形成游离的MgO,固溶其他各种元素后使得熟料颜色变成深色，褐色、棕褐色或者黑色。从而影响熟料的白度。如果所使用的石灰石氧化镁含量较低，使熟料中的氧化镁含量不能达到1～2.5％，可以使用高镁石灰石或者白云石进行调整。

(四)本发明掺加了0.1～2％的BaSO₄，其中的重金属离子Ba²⁺能够降低金属离子的配位，从而提高熟料白度。熟料烧成过程中，钡盐优先参与反应形成铁铝酸钡、铝酸钡矿物，固溶较多铁离子，并且改变铁的配位构造实现提高白度值。着色金属氧化物对白度的影响规律和机理较为复杂，研究表明，Ti⁴⁺、V³⁺、Cr³⁺、Co²⁺能使Fe³⁺和Mn²⁺由四配位转为八配位，这个过程中，凡是着色能力低于Fe³⁺的过渡金属离子将会使得熟料白度提高，反之则降低。

(五)本发明将煅烧温度控制在1280℃～1340℃之间，下限控制进行煅烧，使煅烧的熟料白度稍微高些。主要原因是防止熟料煅烧局部温度过高，使熟料部分矿物分解，从而使熟料的白度降低。在保证熟料反应较为完全的基础上适当降低煅烧温度有助于提高熟料白度。一般地可以按照小于1320℃进行控制。

(六)本发明中游离石膏控制0～1％，因为在硫铝酸盐熟料生产过程中，如果有少量游离石膏存在，表明生料中配入的石膏满足生成熟料矿物

的需要，但如果配料时石膏配比过高，则会导致熟料中有硫硅酸钙(4CaO·2SiO₂·CaSO₄)存在，熟料会呈鸭蛋青色。配入量不足，则熟料中会有钙黄长石以及铝酸钙12CaO·7 Al₂O₃等矿物，熟料显黄色、红色。因此石膏配入量过高、过低都对熟料的白度有影响。由于目前配料理论计算中不能很好地控制熟料中石膏的掺入量，最好的方法是通过对熟料进行衍射分析，使用全谱拟合的方法对熟料矿物进行定量分析，来判断石膏掺入量是否适宜。生产白色硫铝酸盐熟料，衍射分析游离石膏含量一般控制在大于0％小于1％。

附图说明

图1是硫铝酸盐熟料的生产工艺图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，包括原料选取、生料粉磨和熟料煅烧；原料选取铝矾土、石膏、石灰石、高镁石灰石、白云石和重晶石。

生料配料使得生料在入窑煅烧后得到的熟料满足以下条件：a、碱度系数Cm为0.92～1.0，硫铝比P≤3.82；b、熟料中MgO含量为1～2.5％，BaSO₄含量＞0.1％且＜2％；c、游离石膏为0～1％；d、Fe₂O₃含量＜1.2％；生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1280℃～1340℃下进行煅烧，得到白度≥80的白色硫铝酸盐熟料。

实施例2

本实施例提供了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，包括原料选取、生料粉磨和熟料煅烧；原料选取铝矾土、石膏、石灰石、高镁石灰石、白云石和重晶石。

生料配料使得生料在入窑煅烧后得到的熟料满足以下条件：a、熟料的率值控制满足碱度系数Cm为0.92～1.0，硫铝比P≤3.82；b、熟料中MgO含量为1～2.5％，BaSO₄含量＞0.1％且＜2％；c、游离石膏为0～1％；d、Fe₂O₃含量＜1.2％；生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1280℃～1340℃下进行煅烧，得到白度≥80的白色硫铝酸盐熟料。

生料制备过程中，原料的质量控制要求如下：

铝矾土：Al₂O₃≥60％，Fe₂O₃≤1％，TiO₂≤4％，SiO₂≤12％。

石膏：SO₃≥45％，Fe₂O₃≤0.5％。

石灰石：CaO≥50％,Fe₂O₃≤0.5％,SiO₂≤2％。

高镁石灰石:CaO≥35％,Fe₂O₃≤0.5％,SiO₂≤2％,MgO≥5％。

白云石：CaO≥27％，MgO≥18％，Fe₂O₃≤0.5％。

重晶石：BaSO₄≥80％，Fe₂O₃≤1％。

实施例3

本实施例公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

选取以下原料进行配料：

铝矾土：37.72％；

石膏：14.85％；

石灰石：45.45％；

高镁石灰石：0；

白云石：0.99％；

重晶石：0.99％。

生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃，烧成带温度1290℃下进行煅烧，得到白度为82的白色硫铝酸盐熟料。

本实施例的熟料，碱度系数Cm为0.92，硫铝比P为3.81；游离石膏为0.26％；Fe₂O₃含量为1.00％,MgO含量为1.50％,BaSO₄含量为1.20％。

实施例4

本实施例公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

选取以下原料进行配料：

铝矾土：37.70％；

石膏：13.60％；

石灰石：47.12％；

高镁石灰石：0.79％；

白云石：0；

重晶石：0.79％。

生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1340℃下进行煅烧，得到白度为84的白色硫铝酸盐熟料。

本实施例的熟料，碱度系数Cm为0.98，硫铝比P为3.82；游离石膏为0；Fe₂O₃含量为0.70％,MgO含量为1.00％,BaSO₄含量为0.80％。

实施例5

本实施例公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

选取以下原料进行配料：

铝矾土：36.25％；

石膏：13.50％；

石灰石：42.86％；

高镁石灰石：3.94％；

白云石：1.97％；

重晶石：1.48％。

生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1300℃下进行煅烧，得到白度为81的白色硫铝酸盐熟料。

本实施例的熟料，碱度系数Cm为1.00，硫铝比P为3.76；游离石膏为0.20％；Fe₂O₃含量为0.70％,MgO含量为1.80％,BaSO₄含量为1.80％。

实施例6

本实施例公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

选取以下原料进行配料：

铝矾土：37.06％；

石膏：14.23％；

石灰石：39.62％；

高镁石灰石：4.94％；

白云石：2.96％；

重晶石：1.19％。

生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1320℃下进行煅烧，得到白度为85的白色硫铝酸盐熟料。

本实施例的熟料，碱度系数Cm为1.00，硫铝比P为3.60；游离石膏为0.50％；Fe₂O₃含量为0.70％,MgO含量为2.20％,BaSO₄含量为1.40％。

实施例7

本实施例公开了一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法。

选取以下原料进行配料：

铝矾土：37.38％；

石膏：14.34％；

石灰石：38.28％；

高镁石灰石：4.95％；

白云石：3.96％；

重晶石：1.09％。

生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12％；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1315℃下进行煅烧，得到白度为82的白色硫铝酸盐熟料。

本实施例的熟料，碱度系数Cm为0.94，硫铝比P为3.64；游离石膏为0.40％；Fe₂O₃含量为0.60％,MgO含量为2.40％,BaSO₄含量为1.30％。

实施例8

本发明通过控制硫铝酸盐熟料生产过程中的一些特定过程和比例，具体是指控制熟料中Fe₂O₃所占的质量分数＜1.2％，MgO所占的质量分数为1～2.5％，

BaSO₄所占的质量分数为0.1～2％，煅烧温度控制为1280℃～1340℃之间以及游离石膏控制0～1％；使得生产出来的硫铝酸盐熟料的白度稳定提高至80以上。

具体如表1所示，其含量均为质量百分比。

编号1和编号2为采用本发明所述方法制备得到的硫铝酸盐熟料，编号3～编号10为对照组，编号9的熟料欠烧。

当Fe₂O₃含量、MgO含量、BaSO₄含量、煅烧温度和游离石膏都在特定的范围内时，才能稳定得到白度高于80的硫铝酸盐熟料。编号3～编号10不能稳定得到白度大于80的硫铝酸盐熟料。

样本	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％	MgO％	BaSO<sub>4</sub>％	游离石膏％	煅烧温度	白度
							编号1	1.0	1.2	0.8	0.2	1320	82
编号2	0.6	2.3	1.2	0.8	1295	83
							编号3	1.4	1.2	0.8	0.2	1320	74
编号4	1.1	0.8	0.8	0.2	1320	79
							编号5	1.1	3.0	0.8	0.2	1320	75
编号6	1.1	1.2	0.05	0.2	1320	78
							编号7	1.0	1.2	2.3	0.2	1320	76
编号8	1.0	1.2	0.8	1.3	1320	74
							编号9	1.0	1.2	0.8	0.2	1230	75
编号10	1.0	1.2	0.8	0.2	1360	77

表1

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：包括原料质量控制、生料制备和熟料煅烧；原料包括铝矾土、石膏、石灰石、白云石和重晶石；生料配料使生料满足入窑煅烧后的得到的熟料：a、碱度系数Cm为0.92～1.0，硫铝比P≤3.82；b、熟料中MgO含量为1～2.5%，BaSO₄含量＞0.1%且＜2%；c、游离石膏为0～1%；d、Fe₂O₃含量＜1.2%；生料配料后进行生料粉磨，生料细度控制0.08mm方孔筛筛余小于12%；然后入窑进行熟料煅烧，在分解炉温度870℃±10℃，烧成带温度1280℃～1340℃ 下进行煅烧，得到白度≥80的白色硫铝酸盐熟料。

2.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：所述原料铝矾土的质量满足 Al₂O₃≥60%，Fe₂O₃≤1%，TiO₂≤4%，SiO₂≤12%。

3.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：所述原料石膏的质量满足：SO₃≥45%，Fe₂O₃≤0.5%。

4.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：所述原料石灰石的质量满足CaO≥52%, Fe₂O₃≤0.5%, SiO₂≤2%。

5.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：所述原料白云石的质量满足 CaO≥27%，MgO≥18%，Fe₂O₃≤0.5%。

6.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：所述原料重晶石的质量满足BaSO₄ ≥80%，Fe₂O₃≤1%。

7.如权利要求1所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：在熟料煅烧的时候，使用煤炭作燃料,该煤炭质量控制指标：Qnet.ad≥5800Kcal/%，Aad≤24%且Vad≥22%，煤灰灰份中Fe₂O₃含量≤7%。

8.如权利要求1～7中任一项所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：生料粉磨采用立式磨机或者管式磨机进行粉磨；生料粉磨使用烘干粉磨。

9.如权利要求1～7中任一项所述的提高硫铝酸盐熟料白度的方法，其特征在于：熟料煅烧时，采用的是带分解炉的预热器窑。

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