CN115959843A - 一种利用脱硫渣制备水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域，具体关于一种利用脱硫渣制备水泥的方法；本方法采用脱硫渣、石灰石、黏土、高硅土、铁矿石、水泥助磨增强剂，经回转窑高温煅烧后，制备水泥；因水泥窑特有的高温碱性气氛和高效的尾气处置收尘系统可使脱硫渣高温煅烧后出窑尾气符合排放标准；脱硫渣中有害成分通过矿物烧成化学反应后被固化到水泥熟料中，无需进行复杂的后处理过程；利用水泥窑协同处置固体废物是一种新的废物处置手段，在进行水泥熟料生产的同时可实现对固体废物的无害化处置，具有处理成本低、稳定性强、可有效防止二次污染等特点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其是一种利用脱硫渣制备水泥的方法。
背景技术
有色金属矿多以硫化物的形式存在，冶炼过程中均采用火法脱硫，放出的大量含硫烟气不但含有低浓度的SO2，而且含有重金属、类金属砷等有毒有害元素。由于大多数企业对低浓度SO2烟气的利用率低，常采用石灰—石膏法或双碱法进行烟气脱硫，从而产生大量脱硫渣。云南省铅、锌、铜、锡有色金属冶炼行业烟气脱硫渣总产生量为160.5-185.1万t/年，主要采用堆存、填埋方式处置，资源化利用率低，不仅占用大量土地资源，处置不当还会对生态环境造成难以恢复的损害。
CN201210138276.7：一种利用脱硫渣生产球墨铸铁的方法。其技术方案是：对脱硫渣进行研磨，筛分，重选，磁选，得到脱硫渣精矿：TFe为75～90wt％，S为0.15～0.25wt％；将焦炭、脱硫渣精矿和石灰石按质量比为(2.8～3.5)∶(15～18)∶1依次分批加入熔炼炉，再加入8.0～12.0wt％的纯碱到铁水包中进行脱硫，脱硫后铁水进中频炉精炼，然后加入2.5～3.0wt％的焦炭、1.0～2.0wt％的硅铁和0.5～1.0wt％的锰铁进行成分调节，出铁；最后依次加入0.2～0.5wt％硅铁孕育剂进行孕育处理和加入1.0～1.2wt％QRMg6RE2球化剂进行球化处理，球化处后将铁水倾倒入锭模中浇铸成型，即得球墨铸铁。本发明具有成本低、附加值高、环境友好和能对冶金废弃资源进行资源化利用的特点。
CN201910142659.3：一种利用脱硫渣和釉渣为原料的陶瓷砖，其以重量百分比的原料包括：混合废渣1-5％、基础原料95-99％；混合废渣由以重量百分比计的75-90％废釉渣和10-25％脱硫渣组成；废釉渣为陶瓷砖生产过程中产生的废釉渣，脱硫渣为以石灰水对烟气脱硫产生的废渣。本发明还公开的上述陶瓷砖的生产方法。本发明将废釉渣和烟气脱硫产生的废渣引入基础配方，达成脱硫渣、废釉渣回用且确保产品各性能达标的目的。同时，废釉渣和脱硫渣被回收利用，不仅杜绝了脱硫渣和废釉渣的生产垃圾排放，还能降低陶瓷砖的生产成本，且对陶瓷砖成品的质量无影响。
CN201610743684.3：一种回收利用脱硫渣的方法，通过回收利用脱硫渣，替代脱硫剂实现脱硫操作；同时投入到铁水包中的脱硫渣具有高温、高CaO和高铁含量的特点，以高温状态直接倒入下一个铁水包脱硫，能够克服脱硫渣的水冷变性性和钢渣混合不易分离性导致的空冷缓慢、水冷后回收价值降低、冷却后块大不易加工和污染环境等回收利用难度大的问题，可对脱硫渣进行回收利用，且提高KR脱硫的脱硫效率，达到稳定控制KR终点的硫含量，减少总渣量，降低生产成本。
然而本发明人针对以上专利及现有技术认为利用脱硫渣进行资源再利用处理，存在处理成本高，二次污染等问题；而且脱硫渣只是物理混合利用，并没有真正做到降低其污染性和毒害性的作用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种利用脱硫渣制备水泥的方法，在进行水泥熟料生产的同时可实现对固体废物的无害化处置。
为实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
S1：按重量份，分别将1-3份脱硫渣、100-150份石灰石、20-50份黏土、20-30份高硅土、50-60份铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨剂二乙醇单异丙醇胺，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
本发明的另一目的在于提供一种水泥助磨增强剂的制备方法，通过聚乙烯醇废液作为溶剂，烯丙基硫脲，乙烯基胍胺与季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯发生巯基加成反应。该水泥助磨增强剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。
进一步的，所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将100-140份聚乙烯醇废液，4-7份烯丙基硫脲，0.04-0.08份乙烯基胍胺，5-10份三乙醇胺，12-15份季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，40-50℃搅拌2-4h，得到水泥助磨增强剂。
进一步的，上述利用脱硫渣制备水泥的方法经进一步改进后如下：
S1：按重量份，分别将1-3份脱硫渣、100-150份石灰石、20-50份黏土、20-30份高硅土、50-60份铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨增强剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
作为优选，所述的烘干温度为90-110℃，时间为6-8h。
作为优选，所述的粉磨至粒径150-200目。
作为优选，所述的预热温度为700-800℃。
作为优选，所述的回转窑煅烧温度为1250-1350℃，煅烧时间为30-50min。
作为优选，所述的篦冷机的冷却速率约180-200℃/min。
作为优选，所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
作为优选，在熟料中水泥助磨剂的加入量为0.03-0.1％，水泥助磨增强剂加入量为0.03-0.1％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、水泥窑特有的高温碱性气氛和高效的尾气处置收尘系统可使脱硫渣高温煅烧后出窑尾气符合排放标准；
2、脱硫渣中有害成分通过矿物烧成化学反应后被固化到水泥熟料中，无需进行复杂的后处理过程；
3、利用水泥窑协同处置固体废物是一种新的废物处置手段，在进行水泥熟料生产的同时可实现对固体废物的无害化处置，具有处理成本低、稳定性强、可有效防止二次污染等特点；
4、水泥助磨增强剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨增强剂用于水泥过程中，在水泥配比、细度控制指标基本一致的情况下，能够降低水泥熟料用量9％以上。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
水泥砂浆抗折抗压强度分别参照GB/T17671—1997和GB/T17671—1997方法测定。
| 组分 | <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | CaO | MgO | <![CDATA[SO<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[Cl<sup>-</sup>]]> |
| 脱硫渣 | 6.31％ | 1.11％ | 2.99％ | 42.46％ | 1.22％ | 1.85％ | 0.111％ |
实施例中，聚乙烯醇(PVA)废水，其中醋酸甲酯占14.2％，甲醇占71.3％，醋酸钠占4.7％，其余为水。
实施例1
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将1kg脱硫渣、100kg石灰石、20kg黏土、20kg高硅土、50kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨剂二乙醇单异丙醇胺，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
所述的粉磨至粒径150目。
所述的预热温度为700℃。
所述的回转窑煅烧温度为1250℃，煅烧时间为30min。
所述的篦冷机的冷却速率约180℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨剂的加入量为0.03％。
本实施例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为7.3MPa，28d抗压强度43.2MPa。
实施例2
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将2kg脱硫渣、110kg石灰石、30kg黏土、24kg高硅土、54kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨剂二乙醇单异丙醇胺，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为95℃，时间为7h。
所述的粉磨至粒径160目。
所述的预热温度为740℃。
所述的回转窑煅烧温度为1280℃，煅烧时间为35min。
所述的篦冷机的冷却速率约190℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨剂的加入量为0.05％。
本实施例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为7.4MPa，28d抗压强度43.9MPa。
实施例3
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将2kg脱硫渣、140kg石灰石、40kg黏土、28kg高硅土、58kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为105℃，时间为7h。
所述的粉磨至粒径190目。
所述的预热温度为780℃。
所述的回转窑煅烧温度为1320℃，煅烧时间为45min。
所述的篦冷机的冷却速率约190℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨增强剂的加入量为0.08％。
所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将130kg聚乙烯醇废液，6kg烯丙基硫脲，0.07kg乙烯基胍胺，9kg三乙醇胺，14kg季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，48℃搅拌3h，得到水泥助磨增强剂。
本实施例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为7.6MPa，28d抗压强度45.4MPa。
实施例4
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将3kg脱硫渣、150kg石灰石、50kg黏土、30kg高硅土、60kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为110℃，时间为8h。
所述的粉磨至粒径200目。
所述的预热温度为800℃。
所述的回转窑煅烧温度为1350℃，煅烧时间为50min。
所述的篦冷机的冷却速率约200℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨增强剂的加入量为0.1％。
所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将140kg聚乙烯醇废液，7kg烯丙基硫脲，0.08kg乙烯基胍胺，10kg三乙醇胺，15kg季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，50℃搅拌4h，得到水泥助磨增强剂。
本实施例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为7.5MPa，28d抗压强度44.3MPa。
对比例1
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将1kg脱硫渣、100kg石灰石、20kg黏土、20kg高硅土、50kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
所述的粉磨至粒径150目。
所述的预热温度为700℃。
所述的回转窑煅烧温度为1250℃，煅烧时间为30min。
所述的篦冷机的冷却速率约180℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨增强剂的加入量为0.03％。
所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将100kg聚乙烯醇废液，0.04kg乙烯基胍胺，5kg三乙醇胺，12kg季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，40℃搅拌2h，得到水泥助磨增强剂。
本对比例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为5.9MPa，28d抗压强度32.7MPa。
对比例2
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将1kg脱硫渣、100kg石灰石、20kg黏土、20kg高硅土、50kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
所述的粉磨至粒径150目。
所述的预热温度为700℃。
所述的回转窑煅烧温度为1250℃，煅烧时间为30min。
所述的篦冷机的冷却速率约180℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨增强剂的加入量为0.03％。
所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将100kg聚乙烯醇废液，4kg烯丙基硫脲，5kg三乙醇胺，12kg季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，40℃搅拌2h，得到水泥助磨增强剂。
本对比例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为6.1MPa，28d抗压强度37.1MPa。
对比例3
一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：分别将1kg脱硫渣、100kg石灰石、20kg黏土、20kg高硅土、50kg铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
所述的粉磨至粒径150目。
所述的预热温度为700℃。
所述的回转窑煅烧温度为1250℃，煅烧时间为30min。
所述的篦冷机的冷却速率约180℃/min。
所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
在熟料中水泥助磨增强剂的加入量为0.03％。
所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将100kg聚乙烯醇废液，4kg烯丙基硫脲，0.04kg乙烯基胍胺，5kg三乙醇胺，40℃搅拌2h，得到水泥助磨增强剂。
本对比例制备得到的水泥经测试其28d抗折强度度为6.3MPa，28d抗压强度38.2MPa。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：按重量份，分别将1-3份脱硫渣、100-150份石灰石、20-50份黏土、20-30份高硅土、50-60份铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨剂二乙醇单异丙醇胺，将助磨剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
2.一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其操作步骤为：
S1：按重量份，分别将1-3份脱硫渣、100-150份石灰石、20-50份黏土、20-30份高硅土、50-60份铁矿石，置于烘箱内烘干，再经粉磨机磨粉后，混合均匀；
S2：将粉碎后的物料送入预热器中，进行预热；
S3：预热后的物料进入回转窑内，进行高温煅烧；
S4：煅烧后经篦冷机冷却至室温后，得到熟料；
S5：在熟料中加入水泥助磨增强剂，将助磨增强剂的加入位置确定在矿渣称重仓下定量给料机上，与矿渣、石膏等共同入磨粉磨，进行破碎，得到脱硫渣制备水泥。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的烘干温度为90-110℃，时间为6-8h。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的粉磨至粒径150-200目。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的预热温度为700-800℃。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的回转窑煅烧温度为1250-1350℃，煅烧时间为30-50min。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的篦冷机的冷却速率约180-200℃/min。
8.根据权利要求1或2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述的回转窑的尾气，返回至预热器与原料进行换热，可利用其余热。
9.根据权利要求1和2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：在熟料中水泥助磨剂的加入量为0.03-0.1％，水泥助磨增强剂加入量为0.03-0.1％。
10.根据权利要求2所述的一种利用脱硫渣制备水泥的方法，其特征在于：所述水泥助磨增强剂的制备方法为：
将100-140份聚乙烯醇废液，4-7份烯丙基硫脲，0.04-0.08份乙烯基胍胺，5-10份三乙醇胺，12-15份季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯，40-50℃搅拌2-4h，得到水泥助磨增强剂。
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