CN112456826B - 一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,属于水泥加工技术领域,所述水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉4.5‑6%、石灰石7‑8%、有色金属灰渣6‑7%、脱硫石膏4‑5%、熟料75‑77%,再经粉磨控制物料中颗粒的含量、优化熟料烧成温度和工序、精细加工参数即可得到。能够实现改善水泥和易性、流动性和粘聚性,得到的水泥产品满足国家标准要求,且质量较高。
Description
技术领域
本发明涉及水泥加工技术领域,具体涉及一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法。
背景技术
尾矿渣为金属行业的副产品,一般以浆状从选矿厂排出,粒度通常为0.001~1毫米,干化后易扬尘,污染大气环境。在水泥工业中,最常用的硅酸盐水泥熟料主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁。主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。硅酸盐水泥熟料加适量石膏共同磨细后,即成硅酸盐水泥。
传统方法中由于水泥颗粒级配不合理,小于3微米的水泥颗粒比重较大,使用水泥需水量偏高,水泥早强高,凝结时间偏快,施工要是保养跟不上容易开裂。在水泥生产中,P·O42.5普通水泥的混合材掺量平均在13%左右,得到的水泥3天抗压强度为26.0MPa,28天抗压强度为48.0MPa,强度稳定性较好,才能达到国家标准要求,因此,按普通水泥混合材不大于20%的规定,混合材掺量还有一定的提升空间。
除此之外,传统方法对物料进行粒级分配时的不合理。普通水泥小于3μm区间的平均值在24%左右,由于生产普通水泥所用的台时较低,且属于开路磨,开路磨水泥存在过粉磨的现象较严重,小于3μm的颗粒太多,水泥的需水量偏大、干缩率大,容易使混凝土产生细小裂纹,严重影响混凝土的耐久性和耐腐蚀性;且3-32μm区间颗粒对水泥的强度起主要作用,其含量越高越有助于提高水泥强度,因此必须提高此区间水泥的颗粒含量。
因此,现有的水泥加工方法中存在磨机级配不合理和混合材搭配比例不合理等缺陷,现需研究一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,通过调整尾矿粉掺量、控制物料粒级分配和反应参数,实现改善水泥和易性、流动性和粘聚性,得到的水泥产品满足国家标准要求,且质量较高。
为实现上述目的本发明提供如下技术方案:
一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,所述水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉4.5-6%、石灰石7-8%、有色金属灰渣6-7%、脱硫石膏4-5%、熟料75-77%,再经粉磨即可。
进一步地,所述水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉5%、石灰石7%、有色金属灰渣7%、脱硫石膏5%、熟料76%。
进一步地,所述熟料经过如下煅烧步骤:将燃料煤粉磨至细度0.08mm筛余低于10%,将二次风温设置为1050-1100℃,确保熟料游离钙在1.0±0.1%,立升重不低于1200g/L,出篦冷机熟料温度设置为85-90℃。
进一步地,所述熟料煅烧温度是不低于1450℃、煅烧时间是30-35分钟。
进一步地,所述燃料煤粉采用烟煤的煤灰量为20±5%、挥发分为24±5%、煤粉水分为1.0±0.5%、发热量为21000-25000kj/kg。
进一步地,所述粉磨过程是按重量百分比称取各组分在细磨仓进行粉磨;粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为58-68%。
进一步地,所述粉磨过程是:调节磨机级配,使磨机平均球径和入磨物料直径的比例为20-30:1;在细磨仓根据研磨体规格选择衬板和出料篦板,使磨尾篦板缝隙≤8mm;每间隔20-30天定期清理篦板上的颗粒料,使V选转速变频器频率控制在13~20Hz,调整磨尾排风机变频器频率在35~48Hz。
本发明具有以下有益效果:
1.本发明的粉磨过程是根据入磨物料特征粒径找准球磨机一仓的平均球径(20mm,25mm,30mm三种规格的钢球),定期清理隔仓板加强磨内通风和稳定球料比,通过调整磨尾排风机变频器频率在35~48Hz和调节V选频率在13~20Hz来合理调节物料颗粒级配,减少水泥级配中小于3um的比例含量,提高3~32um的比例含量,粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为60%,减少水泥成品的细小裂纹,提高耐久性和耐腐蚀性,还有助于提高水泥强度。
2.本发明所用尾矿粉的主要化学成分为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和部分金属元素,本发明引入尾矿粉作为新的混合材,调整其掺入量,提高水泥尾矿粉掺量,降低生产成本;不仅能满足指标要求,并且得到水泥成品的抗压强度比较稳定,更有利于水泥的和易性和粘聚性。引入的尾矿粉细度较细、呈球状,能填充水泥和混凝土中的间隙,提高水泥和混凝土的强度,又能像滚珠一样有利于混凝土流动,进而提高水泥及混凝土的和易性;引入的石灰石、脱硫石膏共同提高了水泥的平滑性,有色金属灰渣中含有部分金属元素,它们之间以及与尾矿粉之间形成的金属键能够进一步提高产品耐久性、减少成品裂纹,提高了水泥强度。
3.本发明通过稳定入窑煤质量和使用低碱原料,采用澳洲低硫高热值烟煤,热值更高,得到的水泥熟料成品的强度在61MPa以上,符合P.O42.5水泥国标要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明,但不作为是对本发明的限制。
实施例1
1.对普通水泥的掺尾矿粉不同影响水泥抗压强度的测试,检测结果见表1。
表1
从表1可以看出普通水泥掺入不同配比尾矿粉后,随着尾矿粉的掺入量加大,3天强度下降趋势比较明显,尤其尾矿粉掺入量达到5.0%以上时,下降幅度加大;28天强度下降幅度较少。当尾矿粉的掺量为5.0%时,3天强度下降约2.6MPa,但仍然高于国家标准4.4MPa(3天抗压强度≥21MPa),有较好的效果。
2.对普通水泥的中物料粒级不同占比,影响水泥抗压强度的测试,检测结果见表2。
表2
由表2可见,效果最好的情况是:0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、比之前少大约3%,3~32μm的颗粒含量均值约为60%、比之前提高大约4.93%。说明通过调整颗粒级配,水泥的强度也能相应提高。
3.对掺入的熟料制备中,调整其煅烧温度、热工制度不同,其影响熟料抗压强度的测试,检测结果见表3。
表3
由表3可见,通过提高熟料煅烧温度、改进热工制度,得到熟料的抗压强度很稳定,均符合规定的标准。
4.验证尾矿粉掺入量对水泥成品的质量情况影响,其中的熟料按照表3中(煅烧温度1450℃、二次风温度1100℃、熟料出窑温度90℃)参数进行制备,其余用量按照表4参数进行调整,检测结果见表4。
表4
从上4表可以看出尾矿粉的掺量达到了6%,并调整熟料、石膏、及其他混合材掺量,得到的水泥结果高于预定国家标准值,抗压强度很稳定,均满足国家标准要求,说明本申请的配方情况和制备方法,在提高尾矿粉加入量后仍能得到较好的水泥质量,且和易性和粘聚性较好。
实施例2
1.调整粉磨设备参数:
调节磨机级配;使磨机平均球径和入磨物料直径的比例为20:1;在细磨仓根据研磨体规格选择衬板和出料篦板,使磨尾篦板缝隙≤8mm;每间隔20天定期清理篦板上的颗粒料,以保证通风过料功能正常;优化磨内通风、V选转速的工艺参数,使V选转速变频器频率控制在13Hz,调整磨尾排风机变频器频率在35Hz。
实施例3
制备熟料,调整熟料煅烧过程参数:
(1)提高煅烧温度:将燃料煤粉磨至细度0.08mm筛余低于10%,所述燃料煤粉采用烟煤的煤灰量为25%、挥发分为29%、煤粉水分为1.5%、发热量为25000kj/kg;
(2)提高入窑煤灰稳定性:每个班每30分钟在运煤皮带上取一次样,检验煤的工业分析,及时把握煤灰情况,保证入窑煤灰的稳定性;
(3)改进热工制度:将二次风温设置为1100℃,确保熟料游离钙在1.1%,立升重不低于1200g/L,出篦冷机熟料温度设置为90℃;所述熟料煅烧温度是不低于1450℃、煅烧时间是30分钟。
实施例4
一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,调整尾矿粉的掺量,使得水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉6%、石灰石7%、有色金属灰渣6%、脱硫石膏4%、实施例3中得到的熟料77%,再经在实施例2中细磨仓进行粉磨,粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为68%。
通过检测水泥的3天抗压强度为26.8MPa,28天强度为50.9MPa,高于国家标准。
实施例5
1.调整粉磨设备参数:
调节磨机级配;即使磨机平均球径和入磨物料直径的比例为30:1;在细磨仓根据研磨体规格选择衬板和出料篦板,使磨尾篦板缝隙≤8mm;每间隔30天定期清理篦板上的颗粒料,以保证通风过料功能正常;优化磨内通风、V选转速的工艺参数,使V选转速变频器频率控制在20Hz,调整磨尾排风机变频器频率在48Hz。
实施例6
制备熟料,调整熟料煅烧过程参数:
(1)提高煅烧温度:将燃料煤粉磨至细度0.08mm筛余低于10%,所述燃料煤粉采用烟煤的煤灰量为15%、挥发分为19%、煤粉水分为0.5%、发热量为21000kj/kg;
(2)提高入窑煤灰稳定性:每个班每30分钟在运煤皮带上取一次样,检验煤的工业分析,及时把握煤灰情况,保证入窑煤灰的稳定性;
(3)改进热工制度:将二次风温设置为1050℃,确保熟料游离钙在0.9%,立升重不低于1200g/L,出篦冷机熟料温度设置为85℃;所述熟料煅烧温度是不低于1450℃、煅烧时间是35分钟。
实施例7
一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,调整尾矿粉的掺量,使得水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉5%、石灰石7%、有色金属灰渣7%、脱硫石膏5%、实施例6中得到的熟料76%,再经在实施例5中细磨仓进行粉磨后,粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为58%。
通过检测水泥的3天抗压强度为27.1MPa,28天强度为51.8MPa,高于国家标准。
实施例8
1.调整粉磨设备参数:
调节磨机级配;即使磨机平均球径和入磨物料直径的比例为25:1;在细磨仓根据研磨体规格选择衬板和出料篦板,使磨尾篦板缝隙≤8mm;每间隔25天定期清理篦板上的颗粒料,以保证通风过料功能正常;优化磨内通风、V选转速的工艺参数,使V选转速变频器频率控制在18Hz,调整磨尾排风机变频器频率在40Hz。
实施例9
制备熟料,调整熟料煅烧过程参数:
(1)提高煅烧温度:将燃料煤粉磨至细度0.08mm筛余低于10%,所述燃料煤粉采用烟煤的煤灰量为20%、挥发分为24%、煤粉水分为1.0%、发热量为24000kj/kg;
(2)提高入窑煤灰稳定性:每个班每30分钟在运煤皮带上取一次样,检验煤的工业分析,及时把握煤灰情况,保证入窑煤灰的稳定性;
(3)改进热工制度:将二次风温设置为1080℃,确保熟料游离钙在1.0%,立升重不低于1200g/L,出篦冷机熟料温度设置为88℃;所述熟料煅烧温度是不低于1450℃、煅烧时间是32分钟。
实施例10
一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,调整尾矿粉的掺量,使得水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉4.5%、石灰石7.5%、有色金属灰渣6%、脱硫石膏5%、实施例9中得到的熟料77%,再经在实施例8中细磨仓进行粉磨,粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为60%。
通过检测水泥的3天抗压强度为27.2MPa,28天强度为52.1MPa,高于国家标准。
对比例1
1)制备熟料,调整熟料煅烧过程参数:二次风温950℃、拉链机上出窑熟料温度110℃;熟料煅烧温度是1400℃、煅烧时间是30分钟;
2)使得水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉3%、石灰石8%、有色金属灰渣7%、脱硫石膏5%、熟料80%,在细磨仓进行粉磨,粉磨控制物料中0~3μm细颗粒的含量控制在25%以下、3~32μm的颗粒含量均值为50%。
通过检测水泥的3天抗压强度为21.8MPa,28天强度为46MPa。
实验检测:将实施例4、7、10和对比例1得到的水泥,按照固水比1:1进行调配,对其进行如表1中测试,测试结果如表1所示。
表1
实施例4 | 实施例7 | 实施例10 | 对比例1 | |
初始塌落度 | 230mm | 232mm | 230mm | 200mm |
2小时后塌落度 | 205 | 210 | 205 | 175 |
初始流动度 | 590 | 595 | 590 | 550 |
2小时后流动度 | 560 | 565 | 560 | 480 |
粘聚性和保水性 | 粘聚性好、无泌水 | 粘聚性好、无泌水 | 粘聚性好、无泌水 | 泌水、搅拌时有倒塌 |
由表1可见,本申请实施例4、7、10得到的水泥各项参数均优于对比例1,塌落度、流动度、粘聚性和保水性均较好,进一步说明了本申请水泥具有良好的和易性。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉4.5-6%、石灰石7-8%、有色金属灰渣6-7 %、脱硫石膏4-5 %、熟料75-77%,再经粉磨即可;
所述粉磨过程是按重量百分比称取各组分在细磨仓进行粉磨;粉磨控制物料中0~3 μm细颗粒的含量控制在22%以下、3~32μm的颗粒含量均值为58-68%。
2.根据权利要求1所述利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述水泥中各组分的重量百分比含量为:尾矿粉5%、石灰石7%、有色金属灰渣7 %、脱硫石膏5 %、熟料76%。
3.根据权利要求1所述利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述熟料经过如下煅烧步骤:将燃料煤粉磨至细度0.08mm筛余低于10%,将二次风温设置为1050-1100℃,确保熟料游离钙在1.0±0.1%,立升重不低于1200g/L,出篦冷机熟料温度设置为85-90℃。
4.根据权利要求3所述利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述熟料煅烧温度是不低于1450℃、煅烧时间是30-35分钟。
5.根据权利要求3所述利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述燃料煤粉采用烟煤的煤灰量为20±5%、挥发分为24±5%、煤粉水分为1 .0±0 .5%、发热量为21000-25000kj/kg。
6.根据权利要求1所述利用尾矿粉改善水泥和易性的方法,其特征在于,所述粉磨过程是:调节磨机级配,使磨机平均球径和入磨物料直径的比例为20-30:1;在细磨仓根据研磨体规格选择衬板和出料篦板,使磨尾篦板缝隙≤8mm;每间隔20-30天定期清理篦板上的颗粒料,使V选转速变频器频率控制在13~20Hz,调整磨尾排风机变频器频率在35~48Hz。
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