CN113860765A - 一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废弃物回收利用领域，尤其涉及一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤1)按重量份数比将0.60～0.80份的白泥渣或碱白泥渣、0.050～0.07份的铝灰、0.2～0.25份尾矿渣、0.02～0.04铁质校正原料，经过配料机与电子皮带秤送到生料磨机粉磨制成水分小于1.5％生料粉2)将生料粉均化后送入回转窑煅烧3)将煅烧后的干料球通过冷却机冷却4)步骤3)中的干料球冷却完后，将冷却后的干料球加入5.0～7.0％的石膏，15.0～29.0％混合材送入球磨机进行粉磨，制得硅酸盐水泥。本发明所述的制备方法，既可以资源再利用，也解决废弃物长期堆存造成的生命、财产和生态威胁问题。

Description

一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法
本申请是申请日为2019年07月30日、申请号为201910694465.4、发明名称为《一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的工艺及硅酸盐水泥》的分案申请。
技术领域
本发明涉及废弃物回收利用领域，尤其涉及一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法。
背景技术
白泥来源有两种，一是纯碱生产过程中，用氨碱法制碱中会产生大量的废液，废液经压滤后产生的碱渣俗称白泥渣或碱白泥渣。另一种造纸制浆生产过程中产生黑液经碱回收技术处理后，将石灰加入绿液中进行苛化反应，得到白色的沉淀物，即为白泥。造纸白泥反应如下：Na2CO3+CaO+H2O＝2NaOH+CaCO3↓。
其主要化学组分为：
项目 CaO MgO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> 烧矢量
比例(％) 44.4～51.9 0.55～1.75 0.17～1.2 0.46～1.4 3.38～11 31.49～43
据国家统计每年产生600万吨以上白泥，许多白泥自然堆放或填埋，势必增加空气中的粉尘含量，或造成土壤和地下水环境污染。因此，白泥的处理问题一直制约着纯碱工业和制浆造纸进一步发展，需要我们致力于攻克的一大难题。
尾矿渣来源尾矿指采矿、选矿过程中排出的固体废弃物，存留金属、非金属有价矿物，是一种复合的富含硅酸盐、碳酸盐等物质的材料，具有二次资源与环境污染双重特性。它造成严重的环境问题和巨大的安全隐患，但其本质上是一种贫、细、杂的矿产资源，利用好了是资源，没有利用是废料，如果堆存、保护不好，就是一颗颗“定时炸弹”。
其主要化学组分为：
项目 CaO MgO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> 烧矢量
比例(％) 8.35～20.5 0.55～1.65 10.5～26.3 1.2～6.0 35.6～61.2
据统计，我国现有矿山15.3万座，尾矿库12655座；2011年尾矿产出量15.81亿吨，2012年达到16亿吨，2013年则进一步增加到16.5亿吨；预计2015年末尾矿库存量达170亿吨以上，废石堆存量达460亿吨以上，其对社会、生态、经济的危害越来越大。我国尾矿堆放占用土地至少2000万亩以上，还将不断增加，很多尾矿库超期或超负荷使用，“危库、病库、三边库、头顶库”遍布，对周边地区生命、财产和生态造成严重威胁。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，一方面提高费资源再利用，另一方面也解决废弃物长期堆存造成的生命、财产和生态严重威胁问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤：
1)按重量份数比将0.60～0.80份的白泥渣或碱白泥渣、0.050～0.07份的铝灰、0.2～0.25份尾矿渣、0.02～0.04份铁质校正原料，经过配料机与电子皮带秤送到生料磨机粉磨制成水分小于1.5％生料粉；
2)将所述生料粉均化后送入回转窑煅烧；
3)煅烧完后，将煅烧后的干料球通过冷却机冷却；所述冷却产生的热量一部分作为粉磨热源，余热用于发电；
4)步骤3)中的干料球冷却完后，将冷却后的干料球加入5.0％～7.0％的石膏，15.0％～29.0％混合材送入球磨机进行粉磨，制得硅酸盐水泥；
所述步骤2)中煅烧时间为25～45min，直至混合物的温度达到1350～1450℃。
所述步骤3)中干料球通过冷却机冷却至80℃以下；
所述步骤2)通过喷煤装置向回转窑喷入煤灰，所述煤灰的掺入量为3.0～5.0％。
优选地，所述步骤1)中的各原料根据配比计算，三个率值分别控制：KH控制在0.89～0.92，SM控制在2.1～2.5，IM控制在1.3～1.5。
优选地，所述煤灰的掺入量为4.75％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明提出的制备工艺简单，能够将白泥渣/碱白泥渣、铝灰、尾矿渣、校正材料混合煅烧以制得硅酸盐水泥，具有消除固体废弃物，有力地保护当地优美的自然生态人居环境；加快再生资源回收利用，变废为宝，化害为利，治理污染、改善环境，释放出被占用的土地资源等优点。
附图说明
图1是实施例利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的工艺的工艺图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤：按重量份数比将0.60～0.80份的白泥渣或碱白泥渣、0.050～0.07份的铝灰、0.2～0.25份尾矿渣、0.02～0.04铁质校正原料，根据配比计算，进行电子配料，使三个率值分别KH控制在0.89～0.92，SM控制在2.1～2.5，IM控制在1.3～1.5，经过配料机与电子皮带秤送到生料磨机进行生料粉磨，制成水分小于1.5％生料粉。将生料粉均化后送入回转窑煅烧，煅烧25～45min，直至混合物的温度达到1350～1450℃；煅烧的同时，通过燃料堆场提供的煤进行煤磨工序后通过喷煤装置对回转窑内进行喷煤，煤灰的参入量为3.0～5.0％。煅烧完后，将该干料球通过冷却机进行熟料冷却，冷却至80℃以下；在此可以对冷却机进行冷却时的热量进行收集，通过收集的热量进行余热发电或输送至烘干机作为粉磨热源；干料球冷却完后，将该干料球中加入5.0％～7.0％的石膏，15.0％～29.0％混合材一起送入球磨机进行成品磨，制得不同等级硅酸盐水泥，分类入库。
本实施例的原料成分分析如表1所示：
表1.制备硅酸盐水泥主要原料成分分析
Figure BDA0003318840550000031
Figure BDA0003318840550000041
下面根据本实施例的制备工艺以白泥CaO取值51.9对各原料进行配料计算，并对整个工艺过程进行验算分析，各原料配比数据如表2。
表2.白泥CaO取值51.9时各原料成分配比数据
项目 LOI％ SiO<sub>2</sub>％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％ Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％ CaO％ MgO％ Na<sub>2</sub>O％ 合计％
白泥 38.6 6.2 0.8 0.23 51.9 0.93 98.66
尾矿 3.8 58.3 4.5 11.8 15.2 1.2 94.8
铝灰 2.8 8.5 65.0 7.5 2.0 8.5 94.3
铁粉 10.0 21.0 8.45 52.1 0.35 1.5 93.4
计算煤灰掺入量
GA＝(q*Ay*S)/(Qy)*100)(S为粉尘沉降率)
＝(3350*29.56*100)/(20840*100)
＝4.75％
配料计算：生料配料率值设定为KH＝0.89±0.1、SM＝2.30±0.1、IM＝1.40±0.1
设∑＝97.5％
则Fe2O3＝∑/((2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)
＝4.0％
Al2O3＝IM*Fe2O3＝5.6％
SiO2＝SM(Al2O3+Fe2O3)＝22.08％
CaO＝∑-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)＝65.82％
生料、熟料的化学成份如表4。
表4.生料、熟料的化学成分分析
名称 配合比 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO
生料 100 38.2 13.9 2.6 2.40 43.14
灼烧生料 20.24 4.16 3.84 69.0
灼烧生料 96.0 19.43 3.99 3.69 66.24
煤灰 4.75 2.59 1.63 0.21 0.21
熟料 100 22.02 5.62 3.90 66.45
需要说明的是，游离钙为1.5％计。
按计算的熟料组成验算率值：
KH＝(C-1.65*A-0.35F)/2.8S＝0.905
SM＝S/(A+F)＝2.31
IM＝A/F＝1.44
所得结果KH、IM、SM在本实施例设定范围内，可按此配料进行生产。熟料矿物：
C3S＝3.80(3KH-2)SiO2＝59.82
C2S＝8.60(1-KH)SiO2＝17.99
C3A＝2.65(Al2O3-0.64Fe2O3＝8.27
C4AF＝3.04Fe2O＝11.86
根据计算熟料中C3S+C2S＞75﹪为77.81％，C3A+C4AF总和为21.46％。矿物总量97.94﹪，大于硅酸盐水泥矿物总量95.0％的要求，满足水泥硅酸盐水泥生产的条件。综上所述，本实施例的制备工艺，能够将白泥渣/碱白泥渣、铝灰、尾矿渣、校正材料混合煅烧以制得硅酸盐水泥。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按重量份数比将0.60～0.80份的白泥渣或碱白泥渣、0.050～0.07份的铝灰、0.2～0.25份尾矿渣、0.02～0.04份铁质校正原料，经过配料机与电子皮带秤送到生料磨机粉磨制成水分小于1.5％生料粉；
2)将所述生料粉均化后送入回转窑煅烧；
3)煅烧完后，将煅烧后的干料球通过冷却机冷却，所述冷却产生的热量一部分作为粉磨热源，余热用于发电；
4)步骤3)中的干料球冷却完后，将冷却后的干料球加入5.0％～7.0％的石膏，15.0％～29.0％混合材送入球磨机进行粉磨，制得硅酸盐水泥；
所述步骤2)中煅烧时间为25～45min，直至混合物的温度达到1350～1450℃；
所述步骤3)中干料球通过冷却机冷却至80℃以下；
所述步骤2)中通过喷煤装置向回转窑喷入煤灰，所述煤灰的掺入量为3.0～5.0％。
2.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，其特征在于：步骤1)中的各原料根据配比计算，三个率值分别控制：KH控制在0.89～0.92，SM控制在2.1～2.5，IM控制在1.3～1.5。
3.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备硅酸盐水泥的方法，其特征在于：所述煤灰的掺入量为4.75％。
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