CN111533473A - 一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法。将拜耳法赤泥、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，然后混合得生料体系，所述的混合是按照使得熟料体系中的CaO的质量占比40％～50％、SiO2的质量比占5％～15％、Al2O3的质量比占19％～25％、Fe2O3质量比占8～16％，且煅烧生料中的碱度系数为0.9‑1.0、铝硫比≤3.82、硅铝比为1.0‑2.0来混合，配好的生料体系混匀后喷入回转窑里煅烧，即可得到铁铝酸盐水泥熟料。因此本发明不仅实现了固体废物的再次利用，且能够降低生产铁铝酸盐水泥的经济成本，具有显著的环境效益和经济效益。

Description

一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法
技术领域
本发明属于水泥制造领域，具体涉及一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法。
背景技术：
赤泥是生产氧化铝时产生的一种工业废渣。据统计，每生产1t氧化铝，大约要排出1.5t的赤泥。全球赤泥总堆存量，在2015年已经超越了40亿吨，且每年在以1.5亿吨的数量增长。中国的赤泥总堆存量已经达到了6亿吨，并且仍然以每年8800万吨的数量增长着。赤泥的堆存，一方面占用着大量的土地面积，且赤泥具有强碱性，部分赤泥还具有放射性，堆存严重影响生态平衡，且对人体健康造成极大危害。
拜耳法赤泥，是采用拜耳法提炼氧化铝时所产生的赤泥，世界上95％的氧化铝是由拜耳法提炼出来的，其产生的拜耳法赤泥具有铁铝含量高，氧化钙含量少等特点，有研究表明拜耳法赤泥中的CaO含量仅0.5％，但铁铝含量高达64.5％，其成分与铁铝酸盐水泥成分具有极大不同，增加了利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥的难度。由于赤泥最有前景的应用领域即为建筑领域的应用，因此无法利用拜耳法赤泥制备水泥极大的限制了拜耳法赤泥的消耗。
当前，赤泥在用于制备铁铝酸盐水泥方面已经有了部分研究成果，专利CN108328950 A公开了一种利用赤泥、铁矿尾砂、脱硫石膏等多种固废结合制备铁铝酸盐水泥的方法；专利CN 101439938A公开了一种利用赤泥制备铁铝酸盐水泥的方法。上述专利虽未表明赤泥的成分，但根据添加量可推算出，其中赤泥的CaO含量应超过20％以上，属高钙赤泥，因此其公开的配方无法应用在大多数的拜耳法赤泥上。
发明内容：
为了克服上述不足，本发明提供一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法，该工艺可以有效利用CaO含量<3％的低品质的拜耳法赤泥，大大提高拜耳法赤泥的利用效率，同时制备出的铁铝酸盐水泥熟料性能优异。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
将拜耳法赤泥、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过筛，然后混合得生料体系，所述的混合是按照使得熟料体系中的CaO的质量占比40％～50％、SiO2的质量比占5％～15％、Al2O3的质量比占19％～25％、Fe2O3质量比占8～16％，且煅烧生料中的碱度系数为0.9-1.0、铝硫比≤3.82、硅铝比为1.0-2.0来混合
公式如下：
碱度系数：
Figure BDA0002431450870000021
铝硫比：
Figure BDA0002431450870000022
铝硅比：
Figure BDA0002431450870000023
配好的生料体系混匀后喷入回转窑里煅烧，即可得到铁铝酸盐水泥熟料。
进一步优选，所述的混合是按照使得熟料体系中的CaO的质量占比43％～46.5％、SiO2的质量比占9.7％～12.6％、Al2O3的质量比占19％～25％、Fe2O3质量比占8～16％。
本发明申请的原料中涉及到拜耳法赤泥的应用，由于拜耳法赤泥低钙、高铁、高铝含量的特点，在生产铁铝酸盐水泥时，若配方不得当很容易影响水泥熟料性能，甚至造成烧灼失败。本发明对拜耳法赤泥、脱硫石膏、石灰石、铝土矿这些原料的配比方案以及烧灼时互相之间产生的影响做了系统性的分析，经过大规模实验探索后，确定出一套有效的配料计算方案(碱度系数为0.9-1.0、铝硫比≤3.82、硅铝比为1.0-2.0)，可以有效的系统各原料的掺入比例，实现拜耳法赤泥这种固体废物重复利用率的大幅提升。
所述的过筛是各个原料粉末过150目筛，收集过筛粉末备用。
优选，所述的生料体系中，按质量分数计，拜耳法赤泥用量占15％-35％，石灰石用量占50％-55％，石膏用量占3％-7％，铝土矿用量占9％-24％。
优选，在煅烧前进行预热处理，将生料体系在900℃进行预热烧灼60min。
优选，所述的煅烧温度为1260℃-1330℃，煅烧时间为40min-60min。
优选，煅烧后，粉磨至比表面积350-400㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。
本发明的有益效果
本发明的优势在于利用了当前赤泥中难以利用的拜耳法赤泥制备出铁铝酸盐水泥熟料，水泥性能优良，本发明中，拜耳法赤泥的用量可达15％-35％，当前95％的氧化铝工厂均采用拜耳法提炼氧化铝，产生的拜耳法赤泥堆存数量巨大。因此本发明不仅实现了固体废物的再次利用，且能够降低生产铁铝酸盐水泥的经济成本，具有显著的环境效益和经济效益。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，拜耳法赤泥15％，脱硫石膏6.6％，石灰石54.5％，铝土矿23.9％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为1.0、3.82、1.9，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1330℃下煅烧60min，再粉磨至比表面积380㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为46.44％、9.78％、24.57％、9.35％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为50MPa和67MPa。
实施例2：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，拜耳法赤泥19.8％，脱硫石膏6.1％，石灰石52.2％，铝土矿21.9％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.7，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1330℃下煅烧60min，再粉磨至比表面积380㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为44.06％、10.07％、24.33％、11.27％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为48MPa和64MPa。
实施例3：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，将拜耳法赤泥23.0％，脱硫石膏5％，石灰石53％，铝土矿19.0％，混合均匀制成生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.5，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1300℃下煅烧60min，再粉磨至比表面积380㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为44.23％、9.98％、23.02％、12.58％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为47MPa和62MPa。
实施例4：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，拜耳法赤泥26.0％，脱硫石膏4％，石灰石54％，铝土矿16.0％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.3，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1300℃下煅烧60min，再粉磨至比表面积350㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为44.4％、9.89％、21.73％、13.86％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为45MPa和58MPa。
实施例5：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，将拜耳法赤泥29.1％，脱硫石膏3.6％，石灰石53.9％，铝土矿13.4％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.1，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1280℃下煅烧60min，再粉磨至比表面积400㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为44.56％、9.81％、20.47％、15.12％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为45MPa和55MPa。
实施例6：
将拜耳法赤泥(CaO:2％、SiO2:13％、Al2O3:22％、Fe2O3:32％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，拜耳法赤泥30.6％，脱硫石膏3.2％，石灰石54.3％，铝土矿11.9％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.0，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1260℃下煅烧40min，再粉磨至比表面积400㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为44.65％、9.76％、19.85％、15.75％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为42.5MPa和54MPa。
实施例7：
将拜耳法赤泥(CaO:4％、SiO2:19％、Al2O3:25％、Fe2O3:16％、TiO2:5％，质量分数)、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过150目筛，按质量分数计，拜耳法赤泥34.1％，脱硫石膏5.6％，石灰石50.9％，铝土矿9.4％，混合均匀得到生料，其碱度系数、铝硫比、铝硅比数值分别为0.9、3.82、1.0，将混匀的生料在900℃的预热室内加热60min，喷入回转窑后，在1260℃下煅烧40min，再粉磨至比表面积400㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量分别为43.38％、12.58％、20.41％、8.30％；经水泥标准胶砂强度试验GB/T17671-1999，3天和28天抗压强度分别为40MPa和52MPa。

Claims (7)

1.一种利用拜耳法赤泥制备铁铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于，将拜耳法赤泥、脱硫石膏、石灰石、铝土矿作为原料，烘干至含水量低于1％，过筛，然后混合得生料体系，所述的混合是按照使得熟料体系中的CaO的质量占比40％～50％、SiO2的质量比占5％～15％、Al2O3的质量比占19％～25％、Fe2O3质量比占8～16％，且煅烧生料中的碱度系数为0.9-1.0、铝硫比≤3.82、硅铝比为1.0-2.0来混合
公式如下：
碱度系数：
Figure FDA0002431450860000011
铝硫比：
Figure FDA0002431450860000012
铝硅比：
Figure FDA0002431450860000013
配好的生料体系混匀后喷入回转窑里煅烧，即可得到铁铝酸盐水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混合是按照使得熟料体系中的CaO的质量占比43％～46.5％、SiO2的质量比占9.7％～12.6％、Al2O3的质量比占19％～25％、Fe2O3质量比占8～16％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的过筛是各个原料粉末过150目筛，收集过筛粉末备用。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的生料体系中，按质量分数计，拜耳法赤泥用量占15％-35％，石灰石用量占50％-55％，石膏用量占3％-7％，铝土矿用量占9％-24％。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在煅烧前进行预热处理，将生料体系在900℃进行预热烧灼60min。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的煅烧温度为1260℃-1330℃，煅烧时间为40min-60min。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，煅烧后，粉磨至比表面积350-400㎡/kg，得到铁铝酸盐水泥熟料。
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