CN112159131A - 以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥制备技术领域，公开了一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料及其制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将原料进行粉磨处理，得到TCaO合格率大于或等于75％，0.08mm筛余合格率大于或等于90％的水泥生料；(2)将步骤(1)所得生料依次进行均化，接着加水得到生料球，将所述生料球依次进行干燥、预热、预分解和煅烧，得到水泥熟料。该方法用电石渣代替石灰石，充分利用粉煤灰、炉渣等工业废料，通过优化原料、矿化剂使用量和制备工艺参数，既能生产出符合国家标准要求的道路硅酸盐水泥熟料，同时降低传统石灰石生产道路硅酸盐水泥熟料的热耗，还是对工业废料的资源化再利用。
Description
技术领域
本发明涉及水泥制备技术领域，具体涉及一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料及其制备方法
背景技术
道路硅酸盐水泥(GBT 13693-2017道路硅酸盐水泥)，属于特种水泥，主要应用于机场跑道、高速公路路面施工，具有良好的耐磨和抗干缩性能，能够很好的控制大面积混凝土硬化过程中的内外温度差异，显著降低混凝土裂纹产生的几率。
目前，生产道路硅酸盐水泥通常使用天然石灰石作为钙质来源，配以其它含SiO2、Al2O3、Fe2O3成分为主的原料，按照一定的比例磨细制备成率值合理生料粉、经均化输送设备送入新型干法回转窑煅烧成符合标准要求道路硅酸盐水泥熟料。但是，使用石灰石作为钙质来源，有以下缺点：第一，石灰石中碳酸钙分解温度高，使用石灰石生产水泥熟料时消耗的能源较多；第二，石灰石为不可再生资源，易造成资源浪费；第三，石灰石开采会造成矿山生态环境被破坏。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将原料进行粉磨处理，得到水泥生料；
(2)将步骤(1)所得的水泥生料进行均化，接着加水得到生料球，然后将所述生料球依次进行干燥、预热、预分解和煅烧，得到水泥熟料；
其中，在步骤(1)中，所述原料含有30-65重量％的电石渣、3-5重量％的粘土、10-15重量％的砂岩、5-15重量％的粉煤灰、10-15重量％的铁粉、1-5重量％的炉渣、5-10重量％的氟硫复合矿化剂和1-5重量％的活性剂。
所述水泥生料中，TCaO合格率大于或等于75％，0.08mm筛余合格率大于或等于90％。
优选地，所述氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.4-0.7。
优选地，所述原料含有40-60重量％的电石渣、3-4重量％的粘土、10-12重量％的砂岩、10-15重量％的粉煤灰、10-13重量％的铁粉、1-3重量％的炉渣、5-9重量％的氟硫复合矿化剂和1-4重量％的活性剂。
优选地，在步骤(2)中，所述均化在贮存均化库内进行。
优选地，在步骤(2)中，所述生料球的含水量小于或等于12重量％，所述生料球的粒径为8-12mm。
优选地，在步骤(2)中，所述干燥的温度为140-160℃。
优选地，在步骤(2)中，所述预热在干法回转窑预热器中进行，预热温度为500-750℃。
优选地，在步骤(2)中，所述预分解在干法回转窑分解炉中进行，预分解温度为900-1200℃。
优选地，在步骤(2)中，所述煅烧在干法回转窑中进行，煅烧温度为1300-1500℃，煅烧时间为10-25min。
本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料。
本发明所述的以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，采用电石渣代替石灰石，充分利用粉煤灰、炉渣等工业废料，通过优化原料、矿化剂使用量和制备工艺参数，既能生产出符合国家标准要求的道路硅酸盐水泥熟料，同时降低传统石灰石生产道路硅酸盐水泥熟料的热耗，还能达到工业废料的资源化再利用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将原料进行粉磨处理，得到水泥生料；
(2)将步骤(1)所得的水泥生料进行均化，接着加水得到生料球，然后将所述生料球依次进行干燥、预热、预分解和煅烧，得到水泥熟料；
其中，在步骤(1)中，所述原料含有30-65重量％的电石渣、3-5重量％的粘土、10-15重量％的砂岩、5-15重量％的粉煤灰、10-15重量％的铁粉、1-5重量％的炉渣、5-10重量％的氟硫复合矿化剂和1-5重量％的活性剂。
所述水泥生料中，TCaO合格率大于或等于75％，0.08mm筛余合格率大于或等于90％。
在本发明所述的方法中，TCaO代表出磨生料中氧化钙的含量。
在本发明所述的方法中，所述原料中含有的电石渣、粉煤灰和炉渣均来自当地工业生产中的各种废料，使用电石渣、粉煤灰和炉渣作为生产道路硅酸盐水泥熟料的原料，不仅使工业废料利用率达到最大化，解决工业废料对环境的严重污染，还会带来较高的经济效应。
在本发明所述的方法中，所述电石渣为电石法生产聚氯乙烯过程中产生的固废，主要成分为氢氧化钙。
在本发明所述的方法中，所述粉煤灰为煤燃烧过程中产生的固废，主要成分为氧化铝。
在本发明所述的方法中，所述炉渣为高炉炼铁过程中产生的固废，主要成分为氧化铁。
在本发明所述的方法中，所述氟硫复合矿化剂主要成分为氟化钙和硫酸钙。
在本发明所述的方法中，对于所述活性剂没有特殊的限制，可以为本领域的常规选择。在具体的实施方式中，所述活性剂为三乙醇胺、硅酸钠或氢氧化钠。
在优选情况下，在步骤(1)中，所述原料含有40-60重量％的电石渣、3-4重量％的粘土、10-12重量％的砂岩、10-15重量％的粉煤灰、10-13重量％的铁粉、1-3重量％的炉渣、5-9重量％的氟硫复合矿化剂和1-4重量％的活性剂。
在本发明所述的方法中，所述0.08mm筛余百分比用于表述所述生料的细度。在具体的实施方式中，所述筛余百分比采用GBT1345-2005所述的方法进行测试。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，所述氟硫复合矿化剂的条件为：氟硫比为0.4-0.7。具体的，所述氟硫比可以为0.4、0.5、0.6或0.7。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，对于进行所述粉磨处理的设备的选择没有特殊的要求，可以本领域的常规选择。在具体的实施方式中，所述粉磨处理在中卸式烘干磨机中进行。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述均化在贮存均化库内进行。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述生料球的条件包括：含水量小于或等于12重量％。具体的，所述含水量可以为9重量％、10重量％、11重量％或12重量％。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述生料球的条件包括：粒径为8-12mm。具体的，所述粒径可以为8mm、9mm、10mm、11mm或12mm。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述干燥在加热机中进行，所述干燥的条件包括：温度为140-160℃。具体的，所述干燥温度可以为140℃、145℃、150℃、155℃或160℃。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述预热在干法回转窑预热器中进行。所述预热的条件包括：温度为500-750℃。具体的，所述预热温度可以为500℃、550℃、600℃、650℃、700℃或750℃。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述预分解在干法回转窑分解炉中进行。所述预分解的条件包括：温度为900-1200℃。具体的，所述预分解温度可以为900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述煅烧在干法回转窑中进行。所述煅烧的条件包括：温度为1300-1500℃。具体的，所述煅烧温度可以为1300℃、1350℃、1400℃、1450℃或1500℃。
在本发明所述的方法中，在优选情况下，在步骤(2)中，所述煅烧的条件包括：时间为10-25min。具体的，所述煅烧时间可以为10min、15min、17.5min、20min或25min。
本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料。
本发明所述的以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，具有以下优点：
(1)利用电石渣在熟料煅烧过程中不需要进行碳酸钙分解的特性，降低传统石灰石生产道路硅酸盐水泥熟料的热耗。
(2)利用电石渣、粉煤灰和炉渣等工业废料作为水泥原料，减少对环境的污染。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
(1)将原料在中卸式烘干磨机中进行粉磨处理，得到TCaO合格率为75％，0.08mm筛余合格率为91％的生料；其中，所述原料中含有45重量％的电石渣、3重量的％的粘土、12重量％的砂岩、15重量％的粉煤灰、13重量％的铁粉、1重量％的炉渣、8重量％的氟硫复合矿化剂和3重量％的三乙醇胺；氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.7。
(2)将步骤(1)所得生料在贮存均化库内进行均化，接着加水，得到含水量为12重量％，粒径为8mm的生料球，然后将生料球在加热机中进行干燥(干燥温度为140℃)，接着在干法回转窑预热器中进行预热(预热温度为750℃)，进一步在干法回转窑分解炉中进行预分解(预分解温度为900℃)，最后在干法回转窑中进行煅烧(煅烧温度为1300℃，煅烧时间为25min)，得到道路硅酸盐水泥熟料A1。
实施例2
(1)将原料在中卸式烘干磨机中进行粉磨处理，得到TCaO合格率为80％，0.08mm筛余合格率为93％的生料；其中，所述原料中含有50重量％的电石渣、3重量的％的粘土、11重量％的砂岩、10重量％的粉煤灰、12重量％的铁粉、3重量％的炉渣、9重量％的氟硫复合矿化剂和2重量％的三乙醇胺；氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.6。
(2)将步骤(1)所得生料在贮存均化库内进行均化，接着加水，得到含水量为10重量％，粒径为9mm的生料球，然后将生料球在加热机中进行干燥(干燥温度为145℃)，接着在干法回转窑预热器中进行预热(预热温度为600℃)，进一步在干法回转窑分解炉中进行预分解(预分解温度为950℃)，最后在干法回转窑中进行煅烧(煅烧温度为1350℃，煅烧时间为20min)，得到道路硅酸盐水泥熟料A2。
实施例3
(1)将原料在中卸式烘干磨机中进行粉磨处理，得到TCaO合格率为79％，0.08mm筛余合格率为93％的生料；其中，所述原料中含有55重量％的电石渣、4重量的％的粘土、10重量％的砂岩、11重量％的粉煤灰、10重量％的铁粉、1重量％的炉渣、5重量％的氟硫复合矿化剂和4重量％的硅酸钠；氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.5。
(2)将步骤(1)所得生料在贮存均化库内进行均化，接着加水，得到含水量为10重量％，粒径为9mm的生料球，然后将生料球在加热机中进行干燥(干燥温度为150℃)，接着在干法回转窑预热器中进行预热(预热温度为650℃)，进一步在干法回转窑分解炉中进行预分解(预分解温度为1100℃)，最后在干法回转窑中进行煅烧(煅烧温度为1400℃，煅烧时间为17.5min)，得到道路硅酸盐水泥熟料A3。
实施例4
(1)将原料在中卸式烘干磨机中进行粉磨处理，得到TCaO合格率为84％，0.08mm筛余合格率为90％的生料；其中，所述原料中含有57重量％的电石渣、3重量的％的粘土、10重量％的砂岩、12重量％的粉煤灰、10重量％的铁粉、2重量％的炉渣、5重量％的氟硫复合矿化剂和1重量％的氢氧化钠；氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.5。
(2)将步骤(1)所得生料在贮存均化库内进行均化，接着加水，得到含水量为9重量％，粒径为12mm的生料球，然后将生料球在加热机中进行干燥(干燥温度为155℃)，接着在干法回转窑预热器中进行预热(预热温度为550℃)，进一步在干法回转窑分解炉中进行预分解(预分解温度为1150℃)，最后在干法回转窑中进行煅烧(煅烧温度为1450℃，煅烧时间为15min)，得到道路硅酸盐水泥熟料A4。
实施例5
(1)将原料在中卸式烘干磨机中进行粉磨处理，得到TCaO合格率为84％，0.08mm筛余合格率为93％的生料；其中，所述原料中含有60重量％的电石渣、3重量的％的粘土、10重量％的砂岩、10重量％的粉煤灰、10重量％的铁粉、1重量％的炉渣、5重量％的氟硫复合矿化剂和1重量％的硅酸钠；氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.4。
(2)将步骤(1)所得生料在贮存均化库内进行均化，接着加水，得到含水量为10重量％，粒径为11mm的生料球，然后将生料球在加热机中进行干燥(干燥温度为160℃)，接着在干法回转窑预热器中进行预热(预热温度为500℃)，进一步在干法回转窑分解炉中进行预分解(预分解温度为1200℃)，最后在干法回转窑中进行煅烧(煅烧温度为1500℃，煅烧时间为10min)，得到道路硅酸盐水泥熟料A5。
对比例1
采用实施例1所述的方法进行实施，与之不同的是，使用石灰石替代电石渣，得到道路硅酸盐水泥熟料D1。
测试例1
按照GB/T 17671中所述的方法对实施例1-5和对比例1所制得的熟料的强度进行检测，检测结果如表1所示。
表1
根据表1的结果可以看出，采用本发明所述的方法，实施例1-5制备得到的水泥熟料的强度满足国家标准。
测试例2
对实施例1-5和对比例1制备得到的水泥熟料的热耗进行计算，计算结果如表2所示。
表2
根据表2的结果可以看出，采用本发明所述的方法，实施例1-5制备得到的水泥熟料有较低的热耗，说明以电石渣代替石灰石生产道路硅酸盐水泥熟料能减少生产过程中的热耗。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将原料进行粉磨处理，得到水泥生料；
(2)将步骤(1)所得的水泥生料进行均化，接着加水得到生料球，然后将所述生料球依次进行干燥、预热、预分解和煅烧，得到水泥熟料；
其中，在步骤(1)中，所述原料含有30-65重量％的电石渣、3-5重量％的粘土、10-15重量％的砂岩、5-15重量％的粉煤灰、10-15重量％的铁粉、1-5重量％的炉渣、5-10重量％的氟硫复合矿化剂和1-5重量％的活性剂；
所述水泥生料中，TCaO合格率大于或等于75％，0.08mm筛余合格率大于或等于90％。
2.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述氟硫复合矿化剂中的氟硫比为0.4-0.7。
3.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述原料含有40-60重量％的电石渣、3-4重量％的粘土、10-12重量％的砂岩、10-15重量％的粉煤灰、10-13重量％的铁粉、1-3重量％的炉渣、5-9重量％的氟硫复合矿化剂和1-4重量％的活性剂。
4.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述均化在贮存均化库内进行。
5.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生料球的含水量小于或等于12重量％，所述生料球的粒径为8-12mm。
6.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述干燥的温度为140-160℃。
7.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述预热在干法回转窑预热器中进行，预热温度为500-750℃。
8.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述预分解在干法回转窑分解炉中进行，预分解温度为900-1200℃。
9.根据权利要求1所述的一种以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述煅烧在干法回转窑中进行，煅烧温度为1300-1500℃，煅烧时间为10-25min。
10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制备得到的以电石渣为原料的道路硅酸盐水泥熟料。
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