CN1400188A - 利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥 - Google Patents

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Abstract

该发明提供了一种利用工业废渣生产多品种复合硅酸盐水泥的方法，其采用在生料中直接掺加工业废黄磷渣，经微机配料、生料粉磨、均化、煅烧等工序生产优质熟料，该技术能提高熟料的性能，并可增加后工序中掺和材的用量，起到了降低成本、消除黄磷渣对环境的污染等作用。

Description

利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥
技术领域
本发明涉及利用工业废渣作水泥原料生产高混合材多品种硅酸盐水泥。该产品用于预制构件、公路、桥梁、涵洞等建设，特别适用于水利建设。
技术背景
随着矿产资源严重紧缺的局面出现和磷化工企业的不断增加，每年将产生大量的工业废渣，如不治理，则会给社会生态环境造成污染，并占用土地，制约企业的发展。如何变废为宝、减少环境污染、有效地利用工业废渣、保护环境已成急待解决的课题，水泥企业利用粒化电炉磷渣正显示出越来越大的使用价值。我公司附近有着丰富的粒化电炉磷渣资源，为减少其对生态环境造成的污染，降低水泥生产成本，为此我公司因地制宜进行了利用黄磷渣作生料配料，生产优质熟料的试验研究并投入企业生产现已取得成功。
粒化电炉磷渣是电炉法生产黄磷的产物，即将磷矿石、二氧化硅和焦碳按一定配合比例在电炉中经1400-1600℃高温煅烧黄磷时排放的高温水淬废渣，其炉内反应式为[ ]。外观呈细颗粒状，略带白色。经岩相分析表明其组成以硅酸盐和铝酸盐的玻璃体为主，其作为结晶的石英、硅灰石和氟化钙，以磷生成的矿物则溶于结晶相的玻璃体中，故具有较强的潜在活性。据有关专家论证：同一物质处于不同结构状态时，其反应活性相差甚大，晶格能愈高，结构愈完整，愈稳定，其反应活性愈低，在玻璃体状态下的自由能大于晶体的任何结构，因此同一物质玻璃体状态下的活性高于任一晶体，而黄磷渣就具有这一特点。黄磷渣所含玻璃体状的低价金属氧化物改变了立窑煅烧物料的液相量，促进了液相烧结反应，有利于A矿(C3S)发育长大，对优质高产、降耗、易安定都有极大好处。
发明内容
为解决黄磷渣对环境的污染，变废为宝，为提高熟料的性能，结合上述情况，我公司采用在生料中添加黄磷渣的办法来生产优质熟料。
在生料中直接掺加重量百分比4-15％的工业废黄磷渣。
黄磷渣与其它原料按重量百分比的配比为：石灰石60-72％、粘土12-13.5％、无烟煤8-11％、黄磷渣4-15％、铁粉4-7％。黄磷渣添加前的烘干温度应小于600℃，以防止受热发生多晶转变，推动活性。在配料中的黄磷渣质量根据GB6645-86测试，质量系数CaO+MgO+Al2O3/SiO2+P2O5＞1.3，肉眼观察不应夹杂物，色泽应是灰色和白色，对呈现黑色一律不准进厂，每月进行一次化学全分析，每周测一次P2O5，因是工业废渣，化学成分波动大，因此要进行预均化；其用量占全黑生料重量百分比为4-15％，黄磷渣的掺量受黄磷渣中P2O5含量多少而决定。经过本公司长期实践证明，熟料的化学成份中P2O的重量百分比不能超过0.5％，因超过0.3％，熟料外观颜色正常，但3天强度不高，如超过0.5％，熟料前后期强度都大幅度降低。黄磷渣烘干温度应小于600℃，防止受热发生多晶转变，失去活性。直置煅烧时应采取浅暗火操作方法，坚持“一稳、三平衡”。
下面结合生产中的分析数据说明该技术的有益效果，黄磷渣的化学成份分析见表一，由表中数据可见，黄磷渣能代替部份矿石和粘土作为水泥原材料配料，其P2O5含量较低，带入熟料中的P2O5为0.15％左右，故对水泥性能无影响。
经长时间的实验和熟料分析数据证明：“全黑生产配料(石灰石、粘土、无烟煤、铁粉)”与“全黑生料加黄磷渣的配料”的易烧性不同。(2001年6-8月与9-11月)的平均统计如表二，从表二可以看出黄磷渣的易烧性较好。
为测黄磷渣的易磨性，分别取石灰石5kg，黄磷渣5kg，粒化高炉矿渣5kg用小磨分别磨40分钟后，用自动比表面积分析仪测定其比表面积，并用0.08标准筛测定各物料细度，结果如表三，由表三可看出黄磷渣的易磨性较好。
生料原材料的化学分析见表四，煤的工业分析见表五。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施例
实施方案一：生料配比按重量百分比计，熟料热耗Qnet.ad＝3762.00KJ/kg-c，石灰石69.00％、粘土13.30％、无烟煤8.30％、黄磷渣7.00％、铁粉2.50％。
工艺配方的原材料化学成分和煤的工业分析见表四、表五，生产水泥的方法参见工艺流程图(附图一)，其配料化学成分见表六，该产品效果参数见表十。
实施方案二：生料配比按重量百分比计，熟料热耗Qnet.ad＝4180.00KJ/kg-c，石灰石71.20％、粘土12.50％、无烟煤9.30％、黄磷渣5.00％、铁粉2.00％。
本方案生产方法同实施方案一，其配料化学成分见表七，效果参数见表十。
实施方案三：生料配比按重量百分比计，熟料热耗Qnet.ad＝4598.00KJ/kg-c，石灰石70.80％、粘土13.00％、无烟煤10.20％、黄磷渣4.00％、铁粉2.00％。
本方案生产方法同实施方案一，其配料化学成份见表八，效果参数见表十。
实施方案四：生料配比按重量百分比计，熟料热耗Qnet.ad＝3762.00KJ/kg-c，石灰石62.70％、粘土12.00％，无烟煤8.30％、黄磷渣15.00％、铁粉2.00％。
本方案生产方法同实施方案一，其配料化学成份见表九，效果参数见表十。
在上述实例中，可以看出黄磷渣代替部分矿石和粘土作为生料的工艺，上火速度加快，炼边和结大块现象很少出现，在立窖操作上采用浅暗火煅烧，窖的台时产量比原来的9-10t/h提高到11-12t/h，熟料质量稳定提高，特别是后期强度增长快，大量的增加了掺合材的用量，从而达到大量利用工业废渣的目的。
以下各表中化学分子式的化学名称为：烧失量(Loss)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)、氟化钙(CaF2)、五氧化二磷(P2O5)、饱和比(KH)、硅酸率(N)、铝氧率(P)。KH＝(CaO-0.35×Fe2O3-1.65×Al2O3)÷(2.8×SiO2)、N＝SiO2÷(Fe2O3+Al2O3)、P＝Al2O3÷Fe2O3
表一：黄磷渣的化学成份分析(％)
  Loss   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   SO3   CaF2     P2O5   ∑
  -0.84   30.25   2.35   1.92   45.20   0.61   0.55   19.21     2.0   101.23
表二：2001年6-8月与9-11月的(fcao)％平均统计表
    月份     A(全黑生料配料)     月份   B(掺黄磷渣配料)
    6     3.38     9     2.01
    7     3.50     10     1.87
    8     4.00     11     2.10
表三：黄磷渣的易磨性
    试样名称     石灰石     黄磷渣     粒化高炉矿渣
    细度(％)     6.5     4.9     5.1
    比表面积(m2/kg)     293     341     330
表四：原材料化学分析(％)
Figure A0113372700051
表五：煤的工业分析(％)
  Wad     Vad     Aad     Fcad     Qnet.adKJ/kg
  0.75     9.90     23.56     65.79     25205.4
表六：配料公学成份分析(％)
分类 Loss  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  P2O5  FCaO  ∑  KH  N  P
生料 38.20  12.62  3.52  2.98  41.3  0.73  0.14  99.49  0.972  1.94  1.20
熟料 0.20 20.50 5.52 4.98 65.08 1.25 0.22 1.50 97.75  KH-0.919 1.95 1.11
表七：配料化学成份分析(％)
分类 Loss  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  P2O5  FCaO  ∑  KH  N  P
生料 38.70  12.28  3.59  2.80  40.14  0.93  0.10  98.54  0.967  1.92  1.28
熟料 0.10 20.53 5.31 4.00 65.00 1.80 0.16 1.20 96.40  KH-0.956 2.15 1.33
表八：配料化学成份分析(％)
分类 Loss  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  P2O5  FCaO  ∑  KH  N   P
生料 39.00  12.67  3.21  2.94  40.25  0.75  0.08  98.90  0.956  2.06   1.09
熟料 0.45 20.18 5.20 4.98 63.69 1.50 0.13 1.10 96.13  KH-0.927 1.98 1.04
表九：配料化学成份分析(％)
分类 Loss  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  P2O5  FCaO  ∑ KH  N  P
生料 36.51  12.51  3.31  2.59  40.86  0.93  0.30  97.01 0.985  2.02  1.28
熟料 20.18 5.21 4.10 62.00 1.75 0.45 1.00 93.69 KH-0.902 2.17 1.27
表十：效果测试参数(按GBI17671-1999)
实施例        抗折强度(MPa)        抗压强度(MPa)   初凝     终凝 P2O5 安定性  比表面积(m2/kg)
    3d   28d   3d   29d   min     min
例一     5.2   8.8   29.5   59.2   180     263     0.22     合格     355
例二     5.0   8.6   30.1   57.0   193     278     0.16     合格     362
例三     4.5   8.4   26.3   53.9   199     256     0.13     合格     347
例四     4.8   8.7   24.0   50.9   302     421     0.45     合格     359

Claims (5)

1、一种利用工业废渣生产的多品种复合硅酸盐水泥，以石灰石、粘土、无烟煤、黄磷渣、铁粉为生料，经微机配料，进入均化库均化后，再进入立窑煅烧出优质的熟料。
2、根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：在生料中直接掺加重量百分比为4-15％的工业废黄磷渣。
3、根据权利要求2所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：黄磷渣与其它原料按重量百分比的配比为：
石灰石：60-72％
粘土：12-13.5％
无烟煤：8-11％
黄磷渣：4-15％
铁粉：4-7％
4、根据权利要求3所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：黄磷渣与其它原料按重量百分比的配比为石灰石69％、粘土13.3％、无烟煤8.3％、黄磷渣7％、铁粉2.5％。
5、根据权利要求2所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：黄磷渣烘干温度小于600℃，熟料成份分析中P2O5的重量百分比含量不能超过0.5％。
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