CN1241859C - 一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，即：该熟料包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原材料，将原材料按比例混合后，经共同粉磨并在新型干法水泥系统条件下由预分解窑系统烧制而成，各原料的重量配合比依次为70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5；硫酸渣为硫酸厂的工业废料，磷渣指用电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。本发明不仅解决了优质石灰石、粘土和铁矿石的资源短缺问题，又为工业废弃物的处理提供了理想的途径，而且能够节约资源和能源，减少污染物的排放，利于降低成本和环境保护以及提高熟料的产量和质量，从而易于在新型干法水泥厂推广使用。

Description

一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法。
背景技术
目前，水泥熟料生产的主要原料为优质石灰石、粘土、铁矿石(或铁粉)。随着社会的发展，作为使用最广泛的建筑材料水泥的需求量越来越大，导致生产水泥熟料的原料资源不断减少，而能源的消耗量和污染物的生成量越来越多，从而使水泥工业变成严重污染的企业。同时其它工业的副产品等废渣却不断向社会排放大量废弃物，通常是通过掩埋的办法处理，这不仅易对环境造成污染，而且需占用大量的地方。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，以克服现有技术的不足。同时，因其是一种利用工业废弃物来制备低环境负荷型硅酸盐水泥熟料，所以利于在新型干法水泥厂推广使用，从而为提高经济、环境和社会效益作出贡献。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原材料，并且由以下方法制成的：包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原料，并且由以下方法制成的：将原料按比例混合后，经共同粉磨并在新型干法水泥系统条件下由预分解窑系统烧制而成，其中各原料的重量配合比依次为：70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5。
硫酸渣为硫酸厂的工业废料，按重量百分含量计，其化学成分为：Fe2O360～66、SiO225～27、SO3 0.5～1、CaO 1～2、Al2O3 1.5～2和MgO 1～2；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100。
磷渣指用电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，按重量百分含量计，其化学成分为：CaO 35～45、SiO2 40～43、Al2O3 4～5和P2O5 3～5；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100。
尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。
本发明与现有技术相比，具有如下主要优点：
其一.可利用工业废弃物磷渣、硫酸渣和尾矿为原材料来制备低环境负荷型硅酸盐水泥熟料，不仅解决了优质石灰石、粘土和铁矿石的资源短缺问题，又为工业废弃物的处理提供了理想的途径，而且能够节约资源和能源，减少污染物的排放，利于降低成本和环境保护，从而利于在新型干法水泥厂推广使用，有显著的经济和社会效益。
其二.利用工业废弃物，可提供一种降低单位熟料烧成热耗，提高熟料的产量和质量，熟料的28d抗压强度大于60MPa，而且具有利废无污染、CO2的排放量小效果。
这是因为：首先，磷渣中CaO含量达到38～45％，与石灰石原料含量基本相同，而SiO2含量达到SiO2 40～43％，所以磷渣可以替代部分石灰石，节约了石灰石资源，可以相对减少CaCO3分解所需能量，同时降低熟料热耗，能源消耗减少，同时由于含有活性氧化钙，从而减少了CO2排放，降低环境负荷。
其次，磷渣中含有P2O53～5％，可以起到晶种技术的作用。由于加入的C3S晶种可直接长大，体系克服乃至消除形成C3S临界晶核所需的热力学势垒。也就是说，晶种的加入，消除了体系要先形成临界晶核的阶段，从而使C3S形成和发育的时间缩短，即熟料烧成时间缩短。在生产实践中，加入晶种后，可使水泥熟料的煅烧实现优质、低耗、高产，这样可提高混合材的掺量，从而降低环境负荷。
再次，尾矿中含有Pb、Zn等微量元素，可以使生料烧成熔点降低，使液相提前出现，增加液相含量，降低液相粘度，使粒子扩散速度大大加快，新生C3S微晶体缺陷多，C3S晶体细小，活性很高，它可以在熟料形成中发挥较好的晶体诱导作用，促进了C3S低温时快速形成，并且晶体快速发育完全，从而促使了C3S、C2S、C3A、C4AF等矿物的形成过程，几乎是同步进行，减少了新生态产物的老化或钝化，避免熟料矿物在形成过程中的“老化”机会，从而熟料形成活化能大大降低，加快了熟料矿物的反应速度，使熟料中C3S在低温下快速大量形成。
另外，硫酸渣为化工厂以硫铁矿生产硫酸后排放的粉状废渣，Fe2O3含量高达60％以上，可以部分或全部代替生料中的铁粉。
其三.本发明技术适用于各种窑型特别是新型干法水泥窑，在不增加水泥生产设备、不改变水泥工艺条件的情况下，避免了因液相的过早形成导致结皮堵塞可在新型干法水泥厂应用，明显改善生料的易烧性，提高熟料产量，熟料的28d抗压强度达到62MPa以上，降低单位熟料烧成热耗，并减少CO2排放量。
其四.本发明提供的磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，还具有工艺简单、容易操作和易于推广等优点。
具体实施方式
本发明为一种在新型干法水泥系统下以磷渣配料煅烧低环境负荷型硅酸盐水泥熟料的方法，其将工业废弃物磷渣部分代替石灰石，硫酸渣完全代替水泥生料中的铁粉，并添加适量的尾矿，并将石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原料一起混合粉磨，在新型干法水泥条件下由预分解窑系统烧制而成硅磷渣硅酸盐水泥熟料。其中，各原料的重量配合比依次为：70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5(见表一)。
上述磷渣可以采用由电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，在现有新型干法水泥系统条件下，可将磷渣直接加在水泥生料中，混合粉磨后，经预分解窑煅烧制备磷渣硅酸盐水泥熟料。磷渣的化学成分(重量％)为：CaO 35～45、SiO2 40～43、Al2O3 4～5和P2O5 3～5；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100。化学成分中CaO、SiO2、Al2O3、P2O5，各组分含量(重量％)上下波动不超过1。尾矿可以采用由采矿工业残留下来的尾矿，其主要含有Pb、Zn等微量元素。硫酸渣可以采用硫酸厂的工业废料，其化学成分(重量％)为Fe2O3 60～66，SiO2 25～27，SO3 0.5～1，CaO 1～2，Al2O3 1.5～2，MgO 1～2；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100。
下面，通过两个实例对本发明作进一步说明。
实施例1：各原料的重量配比是石灰石80.4、江砂5、硫酸渣1.6、磷渣12、尾矿1。磷渣硅酸盐水泥熟料产品：其物理力学性能见表二，其化学成分和矿物组成见表三。
实施例2：各原料的重量配比是石灰石75、江砂5、硫酸渣1.6、磷渣16、尾矿2.4。磷渣硅酸盐水泥熟料产品：其物理力学性能见表四，其化学成分和矿物组成见表五。
表一  磷渣硅酸盐水泥熟料的配方(重量比)
Figure C20041006090800051
表二  磷渣硅酸盐水泥熟料产品的物理力学性能
  安定性   细度/％   凝结时间(min)   抗折强度(MPa)       抗压强度(MPa)
初凝 终凝 3d 28d 3d 28d
  合格   4.5   98   165   5.6   10.1   28.4   64.8
表三  磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成
                       熟料的化学成分/％                  矿物组成/％
  CaO   SiO2   Al2O3   Fe2O3   MgO   SO3   f-CaO   C3S   C2S   CAF4   C3A
  65.28   21.32   5.21   3.70   1.10   0.34   0.53   60.35   15.61   11.25   7.53
表四  磷渣硅酸盐水泥熟料产品的物理力学性能
  安定性   细度/％   凝结时间(min)   抗折强度(MPa)       抗压强度(MPa)
初凝 终凝 3d 28d 3d 28d
  合格   4.4   102   170   5.2   10.3   27.9   67.1
表五  磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成
                           熟料的化学成分/％                 矿物组成/％
  CaO   SiO2   Al2O3   Fe2O3   MgO   SO3   f-CaO   C3S   C2S   CAF4   C3A
  65.68   21.53   5.22   3.70   1.45   0.31   0.38   61.09   15.62   11.25   7.56

Claims (3)

1.一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征是包括石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原料，并且由以下方法制成的：
将原料按比例混合后，经共同粉磨并在新型干法水泥系统条件下由预分解窑系统烧制而成，其中，各原料的重量配合比依次为：70～85、5～7、1.5～3、8～15、0.5～5，
硫酸渣为硫酸厂的工业废料，按重量百分含量计，其化学成分为：Fe2O3 60～66、SiO225～27、SO3 0.5～1、CaO 1～2、Al2O3 1.5～2和MgO 1～2；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100，
磷渣指用电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，按重量百分含量计，其化学成分为：CaO 35～45、SiO2 40～43、Al2O3 4～5和P2O5 3～5；其它为化学成分，余量；所有化学成分之和为100，
尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。
2.根据权利要求1所述的磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征是：磷渣的化学成分中CaO、SiO2、Al2O3、P2O5，各组分的重量百分含量上下波动不超过1。
3.根据权利要求1或2所述的磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征是：在现有新型干法水泥系统条件下，将磷渣直接加在水泥生料中，混合粉磨后，经预分解窑煅烧制备磷渣硅酸盐水泥熟料。
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