CN1803688A - 充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥。它是在生料中掺入重量比大于12%的以磷渣、锌渣、炉底渣、硫酸渣和矿石、粘土、煤,经破碎、粉磨制成KH 0.98±0.02、n 2.4±0.1、P 1.4±0.1的生料,掺入废渣作矿化剂,能有效改善生料的易烧性,降低熟料的烧成热耗及fCaO含量,促进固相反应的顺利进行,形成低煤耗低快烧的原料基础,减少矿石、粘土、煤的用量,达到节能降耗;经煅烧后的熟料,在其掺加重量比大于30%的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣组成的混合材,经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品,产品具有早期强度高、后期强度增长快,生产的水泥制品抗折、抗压强度高。本产品经省级质检部门检验,各项理化指标均优于GB12958-1999标准。
Description
技术领域
本发明涉及复合硅酸盐水泥,具体地说,是一种利用工业废渣生产复合硅酸盐水泥,是在生料的配制中利用工业废渣作原辅材,在煅烧后的熟料中掺入工业废渣作水泥混合材,经粉磨制成复合硅酸盐水泥。该产品用于高层建筑、桥梁、涵洞等建设,特别适用于水利建设。
背景技术
随着市场经济的发展,水泥行业结构调整力度加大,国家倡导绿色环保型产品,采用税收优惠政策来鼓励企业对工业废渣的研究和利用,逐渐提高废渣的利用率,减少废渣对生态环境的污染,减少废渣的堆放占用耕地,变废为宝,大力开发废渣资源,生产绿色环保型产品,节约能源,降低生产成本,促进企业的快速发展。为此,如何变废为宝、减少环境污染、有效地利用工业废渣,开发建材资源,降低生产成本,这是近十年来许多水泥生产厂家一致研讨的重要课题,在公开出版物上也屡见有关报道,但未见有与本发明相同的报道。
本申请人的原专利《利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥》(CN1213654A,申请号98112275.2),其技术方案是以矿石、白煤、粘土、铁粉成份组成的生料,经煅烧后的熟料中掺加以磷渣、石膏、粉煤灰、石灰石所组成的混合材,再经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品。显然,该技术是在水泥熟料中利用了工业废渣资源,即磷渣、粉煤灰、磷石膏,减少了废渣对环境的污染,变废为宝,并取得了一定的经济效益和社会效益。但是,在生料的配制中未利用工业废渣作原辅材料,所以煤、粘土用量较大,且生料进入机立窑煅烧成熟料的烧成热耗偏高,窑工劳动强度大,立窑产量低,生产成本高。
虽然,在中国专利还公开了一种《利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥》(CN1400188A,申请号01133727.3),它是以石灰石、粘土、无烟煤、黄磷渣、铁粉为生料,经粉磨、均化、煅烧等工序加工而成产品。该技术主要是生料中加入4-15%黄磷渣,而无其它工业废渣加入,更没有涉及在水泥熟料中利用工业废渣。
发明内容
申请人是在原专利(申请号98112275.2)的基础上,不仅把黄磷渣、粉煤灰等工业废渣作水泥混合材掺入熟料中经粉磨制成水泥,而且通过潜心研究,对在生料的配制中采用工业废渣作原料,将黄磷渣、炉底渣等工业废渣作为原辅材料与矿石、粘土、煤进行配料,制成全黑生料,在不改变现有生产工艺,用工业废渣代替原辅材料,提高工业废渣的利用率、降低能耗、减少矿石、煤、粘土用量,不仅利废而且其环保意义更大,达到废渣资源综合利用,资源节约,资源替代的目的。
本发明采用的技术方案如下:
一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥,在生料中采用重量百分比大于12%的包括黄磷渣、炉底渣、锌渣、硫酸渣的工业废渣进行配料,其生料按重量配比:矿石63-78%、粘土5-9%、炉底渣5-9%、黄磷渣2-6%、锌渣1-2%、硫酸渣0.8-1.2%、煤8-10%。
生料优选的配比:矿石70%、粘土7%、炉底渣7%、黄磷渣4%、锌渣1.5%、硫酸渣1%、煤9.5%。
按上述配料,制成饱和比(KH)0.96-1.00、硅酸率(n)2.3-2.5、铝氧率(P)1.3-1.5的生料。
经煅烧后的熟料,在其掺加重量比大于30%的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣组成的混合材,熟料与混合材按重量配比:硅酸盐水泥熟料60-72%、黄磷渣8-17%、粉煤灰11-17%、磷石膏1-3%、锂渣3-7%。
熟料优选的配比:硅酸盐水泥熟料66%、黄磷渣10%、粉煤灰16%、磷石膏2%、锂渣6%。
混合材不经预先处理,直接掺入煅烧的熟料中。
本发明在生料的配制过程中,采用黄磷渣、炉底渣、锌渣、硫酸渣等工业废渣与矿石、粘土、煤配制成全黑生料,制成饱和比(KH)0.96-1.00、硅酸率(n)2.3-2.5、铝氧率(P)1.3-1.5的生料。采用工业废渣配制生料,主要煅烧采用小料球快烧技术,利用工业废渣中含有的有效成分和微量元素及高活性成分,能显著改善生料的易烧性,降低熟料的烧成煤耗,加快硅酸盐矿物的大量形成,降低熟料热耗和fCaO含量,促进固相反应的顺利进行。废渣中CaO、SiO2等高活性成分,均不需再耗热分解即可直接参与化学反应。工业废渣中还含有少量的F-1、S2-、Zn2+、Mgo、P2O5等成份,在水泥烧制过程中起到助熔的作用,使液相出现的温度降低。液相量增加,液相粘度降低,离子在液相中扩散的速度加快,加快C3S的形成,从而使熟料质量有较大的改善,故有增产、降低煤耗,提高熟料质量的作用,在煅烧后的熟料中掺加粉煤灰、磷渣、磷石膏、锂渣所组成的混合材,经破碎、粉磨、均化等工序加工而成产品。
在上述配料中:所用黄磷渣应符合国家标准GB6645用于水泥中粒化电炉磷渣的技术要求;粉煤灰应符合国家标准GB1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰要求;锂渣要求SiO2和Al2O3含量之和大于70%。
采用上述技术方案适当调整生料的饱和比,以及熟料与混合材的配比,可生产出不同标号的复合硅酸盐水泥。
本发明的有益效果:
本发明采用工业废渣作原辅材料与矿石、粘土、煤配料制成生料,由于黄磷渣、锌渣中含有少量的P2O5和F-1、Zn2+等微量元素,可作矿化剂起助烧作用,显著改善了生料的易烧性,降低液相出现的温度,扩大烧成温度范围,加速C3S的形成;还含有一定量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO高活性成分,具有一定的晶种作用,在煅烧过程中起诱导结晶作用,能加快硅酸盐矿物的大量形成,可降低熟料烧成热耗和fCaO含量促进固相反应的顺利进行,能使熟料质量有较大改善,降低煤耗,达到了废渣资源综合利用,资源节约,资源替代的目的。将熟料与黄磷渣、粉煤灰、磷石膏、锂渣以一定的配比,经粉磨制成水泥,黄磷渣、粉煤灰、锂渣是具有一定活性的混合材,直接与熟料混合,不经预处理,磷石膏替代二水石膏作缓凝剂。采用本技术能充分利用本地的废渣资源(黄磷渣、粉煤灰、炉底渣、硫酸渣、锂渣、磷石膏等),提高废渣的掺入量,降低煤耗,减少废渣对生态环境的污染,变废为宝,其经济效益、社会效益、生态效益显著。
本发明与原专利(申请号98112275.2)复合硅酸盐水泥相比:废渣的掺量大于40%,在降低熟料烧成热耗,改善生料易烧性,降低窑工的劳动强度,提高立窑产量方面有所不同。在生料的配制中能节煤25%,降低粘土用量50%,提高废渣利用率13%,降低成本25元/吨,节约电20%以上,熟料产量提高25%。
本发明与专利技术(申请号01133727.3)复合硅酸盐水泥相比:由于生料中不仅含有黄磷渣,还包括炉底渣、锌渣、硫酸渣,产品中废渣的掺量大于40%,所以在利废、降耗,减少废渣对生态环境污染,变废为宝,其经济效益、社会效益、生态效益更加显著。
本发明产品经“四川省建材产品质量监督检验中心”检测表明,符合GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》和GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》的要求(见附件1、附件2)。本产品具有早期强度高、后期强度增长快,生产的水泥制品抗折、抗压强度高,适用范围广、价格适中,推广价值大。
附件1:复合硅酸盐水泥《检验报告》(NO:S05--1539)1份。
附件2:复合硅酸盐水泥《检验报告》(NO:J05--2076)1份。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明原燃材化学成分见表一。
本发明的生料配料,见下列表二的实施例(1)-(5)。
本发明的熟料配料,见下列表三的实施例①-⑤。
表一 原燃材化学成份
名称 | LOSS | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | ∑ |
矿石 | 42.5 | 0.75 | 1.70 | 0.46 | 53.1 | 0.77 | 99.28 | |
粘土 | 9.7 | 57.60 | 12.20 | 4.60 | 9.50 | 2.90 | 96.50 | |
炉底渣 | 14.8 | 48.30 | 17.10 | 14.20 | 3.30 | 1.20 | 98.90 | |
黄磷渣 | -0.20 | 40.98 | 4.70 | 0.43 | 48.94 | 1.09 | 95.94 | |
锌渣 | 7.70 | 39.10 | 7.30 | 20.1 | 14.6 | 3.4 | 92.2 | |
硫酸渣 | 5.60 | 21.37 | 4.99 | 59.8 | 4.47 | 1.37 | 97.6 | |
煤灰 | 50.6 | 25.20 | 14.21 | 5.6 | 0.70 | 3.60 | 99.90 | |
锂渣 | 9.30 | 57.50 | 15.45 | 0.51 | 6.20 | 0.61 | 4.50 | 94.07 |
磷石膏 | 39.90 | |||||||
粉煤灰 | 5.90 | 52.08 | 26.37 | 9.10 | 3.55 | 0.86 | 97.86 |
无烟煤工业分析
项目 | Mad | Aad | Vad | Fcaol | Q |
分析值 | 1.50 | 27.00 | 4.69 | 66.81 | 22613 |
表二 生料配料
在生料中掺入重量比大于12%的以磷渣、锌渣、炉底渣、硫酸渣和矿石、粘土、煤,经破碎、粉磨制成饱和比0.98±0.02、硅酸率2.4±0.1、铝氧率为1.4±0.1的生料,掺入废渣作矿化剂,有效改善生料的易烧性,降低熟料的煅烧温度,形成低煤耗低快烧的原料基础,减少矿石、粘土、煤的用量,达到节能降耗。
表三 熟料配料
经煅烧后的熟料,在其掺加重量比大于30%的以磷渣、粉煤灰、磷石膏、硫酸渣组成的混合材,经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品,产品具有早期强度高、后期强度增长快,生产的水泥制品抗折、抗压强度高。
在上述配料中
黄磷渣:是制磷工业的废渣,含有40%-50%的CaO,35-40%的SiO2、3.5-5%的Al2O3,符合GB6645《用于水泥中的粒化电炉磷渣》,可替代粘土配料,提高生料易烧性。
粉煤灰:是火力发电厂排出的废渣,具有一定活性的混合材,它的玻璃体含量越高,SiO2和Al2O3组分越多。
锌渣:含有一定量的微量元素,具有矿化作用。
煤底渣:化工厂排放的工业废渣,以SiO2、Al2O3为主,与粘土矿物相似,具有一定的发热量,配料可节约烧成用煤,降低煤耗。
硫酸渣:制硫酸工业废渣,以Fe2O3、SiO2为主。
磷石膏:磷化工业排出的废渣,SO3含量在40%左右,可替代二水石膏作缓凝剂。
锂渣:化工业废渣,是具有一定活性的混合材,主要成份SiO2和Al2O3,玻璃体含量较多。
上述实施例的生料化学成分见表四。
上述实施例的熟料化学成分及强度值见表五。
表四 生料化学成份
名称 | LOSS | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | KH | n | P |
生料1 | 38.13 | 12.72 | 3.28 | 2.18 | 40.28 | 1.10 | 0.956 | 2.3 | 1.5 |
生料2 | 38.05 | 12.51 | 3.22 | 2.30 | 40.50 | 1.20 | 0.98 | 2.3 | 1.40 |
生料3 | 38.31 | 12.86 | 3.31 | 2.37 | 40.62 | 1.17 | 0.96 | 2.3 | 1.40 |
生料4 | 38.26 | 12.79 | 3.21 | 2.27 | 40.55 | 1.23 | 0.96 | 2.3 | 1.40 |
根据进厂原燃辅材的质量,调整配比,制成饱和比为0.98±0.02、硅酸率为2.4±0.1、铝氧率为1.4±0.1的生料,
表五 熟料化学成份
名称 | Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | fCaO | 细度 | 初 | 终 | 抗折 | 抗压 | KH | n | P | ||
3天 | 28天 | 3天 | 28天 | |||||||||||||||
熟料1 | 0.28 | 20.51 | 5.54 | 3.84 | 65.17 | 1.54 | 1.68 | 2.90 | 3.0 | 88 | 141 | 5.1 | 8.7 | 30.4 | 55.0 | 0.95 | 2.19 | 1.44 |
熟料2 | 0.30 | 20.73 | 5.38 | 3.72 | 65.65 | 1.79 | 1.81 | 3.10 | 3.2 | 90 | 139 | 5.3 | 8.6 | 30.6 | 54.6 | 0.95 | 2.28 | 1.44 |
熟料3 | 0.22 | 20.85 | 5.37 | 3.84 | 65.80 | 1.89 | 1.55 | 2.66 | 3.0 | 80 | 132 | 5.1 | 8.8 | 29.8 | 55.2 | 0.95 | 2.26 | 1.40 |
熟料4 | 018 | 20.65 | 5.22 | 3.68 | 65.30 | 1.90 | 1.60 | 3.20 | 3.2 | 100 | 153 | 5.0 | 8.9 | 29.8 | 55.8 | 0.96 | 2.32 | 1.41 |
本发明复合硅酸盐水泥的生产方法是采用现有的生产水泥的工艺,参见图1:生料原料→破碎→微机配料→生料仓→生料粉磨→生料园库→生料均化→立窑煅烧→熟料库→熟料配料→破碎→熟料仓→水泥粉磨→水泥园库→均化→包装→检验→合格成品出厂。本产品采用这些标准:GB12958-1999复合硅酸盐水泥;GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法);GB/T1346-2001水泥标准细度用水量、凝结时间、安全性检验方法;GB/T176-1996水泥化学分析方法;GB/T212-2001煤的工业分析方法;GB1345水泥细度检验方法(80μm筛分析法);GB5483用于水泥中的石膏和硬石膏;GB1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰;GB6645用于水泥中粒化电炉磷渣。本“产品质量”测试参数见表六,产品经省质量检验中心检测表明:各项理化指标均优于国家标准,放射性检测符合标准要求GB6566-2001要求(见附件1、附件2)。
表六 产品质量
安定性 | 细度 | SO3 | 初凝 | 终凝 | 抗折MPa | 抗压MPa | ||
3天 | 28天 | 3天 | 28天 | |||||
合格 | 2.6 | 2.38 | 256 | 346 | 4.2 | 7.4 | 18.4 | 42.6 |
合格 | 4.0 | 2.40 | 198 | 238 | 4.2 | 7.6 | 18.8 | 40.4 |
合格 | 3.9 | 2.20 | 150 | 197 | 4.2 | 7.9 | 17.5 | 42.2 |
合格 | 2.3 | 2.35 | 215 | 265 | 4.0 | 7.8 | 17.7 | 41.7 |
Claims (6)
1.一种充分利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥,其特征在于,所述水泥的生料由下列组份组成(按重量百分比计):
矿石63-78%、粘土5-9%、炉底渣5-9%、黄磷渣2-6%、锌渣1-2%、硫酸渣0.8-1.2%、煤8-10%。
2.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥,其特征在于,所述的生料由下列组份组成(按重量百分比计):
矿石70%、粘土7%、炉底渣7%、黄磷渣4%、锌渣1.5%、硫酸渣1%、煤9.5%。
3.根据权利要求1或2所述的复合硅酸盐水泥,其特征在于,制成的生料饱和比0.96-1.00、硅酸率2.3-2.5、铝氧率1.3-1.5。
4.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥,其特征在于,所述的水泥由下列组份组成(按重量百分比计):
硅酸盐水泥熟料60-72%、黄磷渣8-17%、粉煤灰11-17%、磷石膏1-3%、锂渣3-7%。
5.根据权利要求4所述的复合硅酸盐水泥,其特征在于,所述的水泥由下列组份组成(按重量百分比计):
硅酸盐水泥熟料66%、黄磷渣10%、粉煤灰16%、磷石膏2%、锂渣6%。
6.根据权利要求4或5所述的复合硅酸盐水泥,其特征在于,废渣掺入熟料中,不需经预先处理,直接掺入硅酸盐水泥熟料中与熟料混合。
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