CN1212241A - 用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法,用废渣磷石膏代替天然石膏和石灰石、矾土配料,在回转窑中烧制快硬低碱度水泥熟料。配制水泥时,再加进相当数量的磷石膏代替天然石膏,制得的快硬水泥一天抗压强度超过40MPa,三天超过50MPa,特别适用于新型墙体材料的制造,而且可利用工业废渣磷石膏,占水泥总量的30%～40%,并有优越的经济、社会和环境效益。

Description

用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法
本发明涉及一种特种水泥的制造方法，更具体的说涉及一种用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，主要用于玻璃纤维增强水泥制品的基材。
1994年中国建材院曾推出一种低碱玻纤增强混凝土专用水泥，低碱度硫铝酸盐水泥，在用硫铝酸盐熟料磨制这种水泥时，用部分石灰石代替石膏，使低碱水泥的后期膨胀减小，碱度也有所降低，但此种水泥的早期强度(见表1)仍不能满足一些工厂快速脱模和制品强度要求；而且生产硫铝酸盐水泥要耗用大量石膏，天然石膏贮量有限，而化工厂副产品的磷石膏却有大量堆积，污染环境，为此种化工厂废渣寻找用途，是水泥工业一个重要课题。
本发明的目的在于提供一种利用工业废渣磷石膏的有效方法，用工业废渣磷石膏代替天然石膏和石灰石、矾土配料在回转窑中煅烧制造快硬低碱度水泥熟料，用上述熟料配制水泥时，再加进相当数量的工业废渣磷石膏，代替天然石膏不但制成适合于水泥制品成型用的快硬低碱水泥，而且可大量利用工业废渣磷石膏，用量占水泥总量的30％～40％。
本发明的内容详述如下：
1．原材料要求
(1)石灰石：CaO＞53％
           MgO≤1.0％
           SiO2≤1.5％
(2)矾土：Al2O3≥68％
         SiO2≤8％
         Fe2O3＜2.5％
(3)磷石膏：SO3＞40％
           P2O5＜2％
           水份≤2％
           磷石膏利用回转窑余热干燥。
(4)燃煤：热值25000KJ/kg以上
         挥发份＞26％
         灰份＜20％
(5)粉煤灰按GB1596标准为Ⅰ级粉煤灰
2．生料配料范围及混合料要求
    石灰石  38～46(重量份)
    矾土    28～38(重量份)
    磷石膏  20～30(重量份)
    生料细度＜4％(0.08m/m筛孔筛余)
    CaCO3滴定值波动＜±0.5％
3．熟料率值控制范围：碱度系数Cm=0.90～1.00
                     铝硫比P=3.0～6.0
                     铝硅比N＞4.0
4．熟料容重700～900克/升
    烧成温度为1260°～1360℃
5．用上述熟料配制快硬低碱度水泥的配比范围
    熟料50～65(重量份)
    磷石膏15～30(重量份)
混合材(石灰石或粉煤灰)15～35(重量份)
水泥细度＞450m2/kg(勃氏法)
制成的快硬低碱度水泥与中国建材院发明的低碱GRC水泥不同之处是建材院采用天然硬石膏或二水石膏，本发明采用工业废渣磷石膏，两者配料范围亦明显不同，本发明的快硬低碱度水泥一天抗压强度一般超过40MPa,3天超过50MPa，其碱度pH＜10.2,28天自由膨胀一般小于0.08％(参见表1)，快硬低碱水泥的早强性能超过低碱GRC水泥，快硬低碱水泥的碱度较低，28天自由膨胀两者接近。
                     表  1
水泥品种 水泥PH值(1h)** 抗压强度MPa* 抗折强度MPa* 自由膨胀(1:0.5砂)％**
   1天    3天    7天    1天   3天    7天   3天   7天  14天   28天
   本发明   10.1   42.2   54.5   60.3    7.1   8.0    8.3  0.029  0.047  0.048  0.052
 低碱GRC水泥   10.32    /   42.6   47.6     /   5.3    5.8  0.033  0.040  0.050  0.050
*：按GB177水泥胶砂强度检验方法；
**：按ZBQ11003-86Ⅰ型低碱度硫铝酸盐水泥。
与同类技术对比本发明的优点和效果如下：
1．用化肥厂排放的废渣磷石膏为原料代替天然石膏，每吨石膏可节省140元，如某厂年产快硬低碱水泥6万吨，需石膏2万余吨，用磷石膏可省成本费280多万元，而且有效利用废渣，去掉污染源，有明显的社会和环境效益。
2．磷石膏含少量磷和其它元素，呈微酸性，生料中掺入磷石膏可降低烧成温度，节省燃料，在磨水泥时，掺入磷石膏，不但赋予水泥以早强性能，而且使水泥碱度降为pH为9.9～10.2，比低碱GRC水泥低。
3．本发明产品快硬低碱度水泥每吨售价比低碱GRC水泥低100元左右，墙体材料厂用此水泥生产墙体材料可降低墙板售价，可推动城市墙体改革进程。
4．在环境温度为15°～20℃条件下，若纤维增强水泥制品厂使用本发明所生产的水泥，成型后2小时内即可脱模，大大提高模具周转率和生产效率，同时由于水泥的自由膨胀率小，制出墙板在使用过程中不易翘曲变形，使墙体外观整个美观。
5．本发明方法生产的早强低碱度水泥，工业废渣磷石膏的用量占水泥重量的30～40％，可得到国家的免税优惠。
以下为本发明的实施例：
例1：生产快硬低碱度水泥熟料的原燃料化学成分见表2，磷石膏经余热烘干机烘干后水分为2.0％。矾土、石灰石先在颚式破碎机中破碎，装入各自的贮库，按矾土、石灰石、磷石膏=35.4∶40.6∶24的比例用电子秤配料，所配粗料进入4R3216需蒙磨粉磨至细度3.8％(0.08mm筛筛余)，生料进入均化库均化，使CaCO3滴定波动在±0.5％之内。合格生料进入Φ1.4/1.65×26.7m回转窑煅烧，烧成温度1260-1360℃，烧成熟料1#熟料的化学成分，计算率值和矿物组成列于表3，其立升重为840g/升。1#熟料先经破碎机破碎与石灰石、烘干的磷石膏按熟料∶磷石膏∶石灰石=65∶15∶20进行配料，进入Φ1.83×7m球磨机混合粉磨至勃氏比表面508m2/kg，制得快1低碱度水泥。快1水泥的凝结时间、力学强度、自由膨胀和水泥碱度列于表4中。
                          表  2
名称 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO SO3 P2O5 ∑
矾土 14.82  7.41  70.67  1.79  3.84  0.42  0.66  99.61
石灰石 42.84  1.26  1.20  0.35  53.54  0.48  99.67
磷石膏 20.03  3.88  0.84  0.65  30.01  0.30  42.57  1.47  99.75
粉煤灰 4.01  49.73  32.71  5.75  1.10  3.32  0.74  0.44  97.80
煤灰 0.29  47.72  31.80  9.92  7.01  1.58  98.32
烟煤 Mad=1.50,Aad=17.82,Vad=27.16,Qmet,ad=25680kJ/kg
实数例2：
生产步骤同例1。采用1#熟料与废磷石膏、石灰石配料，配比为58∶21∶21，磨得细度为532m2/kg的快2低碱水泥，其碱度、凝结时间、强度和自由膨胀列于表4。
实施例3：
生产过程同例1。生料的配比为矾土∶石灰石∶磷石膏=33.0∶41.4∶25.6，烧得2#熟料，其立升重为780g/升，化学成分、计算率值和矿物成分见表3。用一级粉煤灰作混合材，该粉煤灰的烧失量为4.01％。以2#熟料∶磷石膏∶粉煤灰=55∶22∶23配料，磨至细度528m2/kg，得快3低碱水泥，它的各项性能列于表4。
                        表  3
熟料 生料配比 化学成分 计算率值* 计算矿物组成
矾土 石灰石 磷石膏 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 TiO2 ∑ Cm P N C4A3S C2S C2F CT
 1#熟料 35.4 40.6 24.0 0.22 6.86 36.70 1.55 40.65 0.66 10.97 1.90 99.51 0.926 3.35 5.35 73.2 19.7 2.64 3.23
2#熟料 33.0 41.4 25.6 0.20 7.01 34.89 1.56 42.43 0.75 11.18 1.78 99.80 0.999 3.12 4.98 69.6 20.1 2.65 3.03
* C m CaO - 0.7 ( F e 2 O 3 + Ti O 2 + S O 3 ) 0.55 A l 2 O 3 + 1.87 Si O 2 ; P A l 2 O 3 S O 3 ; N A l 2 O 3 Si O 2 ; C 4 A 3 S - 1.995 A l 2 O 3 ; C2S=2.87SiO2；C2F=1.7Fe2O3；CT=1.7TiO2
                                    表4
快硬低碱水泥 配合比(％) 勃氏比面积1m2/kg 凝结时间2 pH3 抗折强度4MPa 抗压强度4MPa 自由膨胀5,％
熟料 磷石膏 混合材 初 终 1天 3天 7天 1天 3天 7天 1天 3天 7天 14天 28天
快1 1#熟，65 15 石灰石20 508 0:28 0:41 10.20 7.3 8.3 8.8 47.1 57.4 62.4 0.036 0.043 0.046 0.050 0.050
快2 1#熟，58 21  21 532 0；40 0:54 9.82 7.1 8.0 8.3 42.2 54.5 60.3 0.029 0.047 0.048 0.051 0.052
快3 2#熟，55 22 粉煤灰23 528 0:30 0:47 10.31 5.8 6.5 7.6 39.6 46.8 56.5 0.037 0.058 0.064 0.064 0.065
1．GB8074-87水泥比表面测定方法(勃氏法)；2．GB1346-89水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性方法；3．JC/T659-1997低碱度硫铝酸盐水泥；4．GB177-85水泥胶砂强度检验方法；5．JC/T215-78(96)铝酸盐自应力水泥物理检验方法，灰砂比1∶0.5。

Claims (5)

1．一种用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，其特征在于使用工业废渣磷石膏代替天然石膏配料，在回转窑中煅烧成熟料；配制水泥时，又加入此种磷石膏代替天然石膏配制快硬低碱水泥；磷石膏总用量为水泥重量的30～40％，具体方法如下：
(1)生料配方范围：
石灰石：38～46(重量份)
矾土：  28～38(重量份)
磷石膏：20～30(重量份)
(2)生料细度＜4％，碳酸钙滴定值波动＜±0.5％；
(3)熟料率值范围
碱度系数：Cm=0.90～1.00
铝硫比：   P=3.0～6.0
铝硅比：   N＞4.0
(4)回转窑煅烧，烧成温度为1260°～1360℃，熟料容重为700～900克；
(5)用上述熟料配制快硬低碱水泥的配方范围
熟料：50～65(重量份)
磷石膏：15～30(重量份)
混合材：15～35(重量份)
(6)水泥细度＞450m2/kg
(7)燃煤要求热值25000kJ/kg以上，挥发分＞26％，灰份＜20％。
2．根据权利要求1所述的用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，其特征是所述石灰石的成分要求：CaO＞53％,MgO≤1.0％,SiO2≤1.5％。
3．根据权利要求1所述的用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，其特征是所述矾土的成分要求：Al2O3＞68％,SiO2≤8％,Fe2O3＜2.5％。
4．根据权利要求1所述的用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，其特征是所述的磷石膏，为化工废渣，其成分要求：SO3＞40％，P2O5＜2％，水份≤2％。
5．根据权利要求1所述的用磷石膏煅烧和配制快硬低碱度水泥的方法，其特征是所述的混合材，可以是石灰石粉或粉煤灰。
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