專利名稱：一種水泥熟料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)，尤其涉及一種水泥熟料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國鋁土礦資源的日益短缺，利用粉煤灰、煤矸石等工業(yè)固體廢棄物提取氧化鋁越來越受到人們的重視。例如，鄂爾多斯盆地晚古生代煤層及夾矸中富含一水軟鋁石和高嶺石等礦物，燃燒后所產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量高達(dá)50%左右，與中等品位鋁土礦中氧化鋁含量相當(dāng)，是一種非常寶貴的氧化鋁生產(chǎn)原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)高鋁粉煤灰的潛在儲(chǔ)量高達(dá)150億噸。隨著我國鋁土礦資源日益短缺，從包括高鋁粉煤灰在內(nèi)的其它含鋁資源中提取氧化鋁越來越引起人們的關(guān)注。因此綜合開發(fā)利用這些高鋁粉煤灰資源中的鋁硅元素，不僅可以保障我國鋁工業(yè)的戰(zhàn)略安全，還有利于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)和發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。粉煤灰提取氧化鋁較為成熟的生產(chǎn)方法是堿法，而堿法又分為石灰石燒結(jié)法和堿石灰燒結(jié)法現(xiàn)有技術(shù)中，采用石灰石燒結(jié)法從粉煤灰中提取氧化鋁產(chǎn)生的提鋁殘?jiān)捎谄涑煞趾退嗍炝铣煞纸咏?，堿含量低，利用其生產(chǎn)水泥熟料的研究較多。中國專利中專利號(hào)為03131079. 6的“一種利用粉煤灰制備氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥熟料的方法”和專利號(hào)為 200410090949. 1的“利用粉煤灰和石灰石聯(lián)合生產(chǎn)氧化鋁和水泥的方法”均以粉煤灰為原料利用石灰石燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁，產(chǎn)生的提鋁殘?jiān)尤肷倭渴沂褵蛑苯屿褵嗍炝?。粉煤灰石灰石燒結(jié)法產(chǎn)生的提鋁殘?jiān)饕锵嗍?Ca0 · SiO2,4CaO · Al2O3 · Fe2O3,其成份雖與水泥熟料成份接近，但是石灰石燒結(jié)法本身存在物料流量大，能耗高，殘?jiān)a(chǎn)出率高等問題致使該方法難以推廣。鋁土礦燒結(jié)法赤泥存在堿含量高，添加量低，赤泥配入水泥生料漿結(jié)硬等問題，導(dǎo)致其難以工業(yè)化應(yīng)用。相比石灰石燒結(jié)法而言，堿石灰燒結(jié)法物料流量及能耗物耗更低，比前者更適合于工業(yè)化推廣，是粉煤灰提取氧化鋁的主流工藝。盡管如此，堿石灰燒結(jié)法每噸氧化鋁也將產(chǎn)生2-2. 5噸提鋁殘?jiān)?，如果如此大量的提鋁殘?jiān)荒芗右岳?，不僅占用大量土地，而且對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，同時(shí)影響到粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。粉煤灰堿石灰燒結(jié)法與石灰石燒結(jié)法兩類提鋁殘?jiān)鼰o論在化學(xué)成分還是物相構(gòu)成上都有較大差別，目前堿石灰燒結(jié)法產(chǎn)生的粉煤灰提鋁殘?jiān)蜻^高的堿含量而無法得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種水泥熟料，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)原料簡單易得、利用率高、低能耗、產(chǎn)品性能優(yōu)異。本發(fā)明提供的一種水泥熟料，由包括下列重量配比的原料制備而成粉煤灰提鋁殘?jiān)?0 88份石灰石38 10份
3
鐵礦石1 3份。進(jìn)一步地，所述粉煤灰提鋁殘?jiān)鼮槔梅勖夯覊A石灰燒結(jié)法提取氧化鋁后得到的提鋁殘?jiān)?jīng)脫堿工序處理而成。所述粉煤灰提鋁殘?jiān)闹饕煞譃楣桠}。進(jìn)一步地，所述脫堿工序步驟如下(1)將提鋁殘?jiān)铀當(dāng)嚢柚频锰徜X殘?jiān)鼭{液； ⑵在攪拌的情況下，緩慢的向提鋁殘?jiān)鼭{液中加入電石S，進(jìn)行脫堿反應(yīng)；⑶將脫堿反應(yīng)后的提鋁殘?jiān)鼭{液過濾、洗滌。所述粉煤灰提鋁殘?jiān)鼔A含量在0.6%以下，其主要化學(xué)成分為CaO和SiO2，主要物相C2S的含量超過了 70%，從理化性能來看在水泥建材行業(yè)具有較好的應(yīng)用前景。進(jìn)一步地，所述粉煤灰提鋁殘?jiān)ㄈ缦轮亓勘鹊慕M分CaO 50 58、Si& :22 26、Al2O3 :2 6、Fe2O3 :1· 52 3、MgO :1 3、Na20+0. 66K20 < 0· 6、水< 30。所述粉煤灰
提鋁殘?jiān)?jīng)烘干后水的重量百分比< 3%。進(jìn)一步地，所述烘干包括如下步驟將粉煤灰提鋁殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾，所得濾餅含水率<30%，濾餅經(jīng)過烘干打散機(jī)在200 300°C下烘干，烘干所需熱量由回轉(zhuǎn)窯窯尾的熱煙氣供給。進(jìn)一步地，所述鐵礦石中!^e2O3含量大于50%。本發(fā)明提供上述水泥熟料的制備方法，實(shí)現(xiàn)原料簡單易得，工藝方法簡單、能耗低、便于實(shí)施推廣。本發(fā)明提供的一種水泥熟料的制備方法，包括如下步驟首先將原料磨細(xì)，然后將磨細(xì)后的原料均化，最后煅燒得到水泥熟料。進(jìn)一步地，所述磨細(xì)后的原料細(xì)度為200-500目。進(jìn)一步地，所述煅燒為干法煅燒，所述煅燒溫度為1250 1350°C。以粉煤灰提鋁殘?jiān)鼮橹饕蠠扑嗍炝希褵郎囟缺葌鹘y(tǒng)方法降低50-150°C，可相對的延長回轉(zhuǎn)窯的使用壽命。所采用的煅燒設(shè)備回轉(zhuǎn)窯為水泥生產(chǎn)常規(guī)設(shè)備，不需額外增加設(shè)備或改變工藝。本發(fā)明水泥熟料及其制備方法，原料簡單易得、工藝科學(xué)合理，與現(xiàn)有水泥熟料生產(chǎn)技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)(1)、石灰石消耗量低。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明采用高硅配方，可大幅降低石灰石的需求量。采用該工藝每生產(chǎn)一噸水泥熟料，僅需要石灰石0. 2-0. 4噸，而傳統(tǒng)方法則需要 1. 2-1. 3噸，可使每噸水泥熟料石灰石的消耗量降低60-90%，CO2排放量降低60-90%，是與粉煤灰提取氧化鋁緊密鏈接的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。(2)、能耗低。與傳統(tǒng)的利用石灰石和粘土礦物生產(chǎn)水泥熟料的工藝相比，由于粉煤灰提鋁殘?jiān)饕煞譃镃2S,無須經(jīng)過碳酸鈣分解及C2S合成等高耗熱過程，因此可大幅度節(jié)約燒成能耗，加之熟料燒結(jié)溫度比傳統(tǒng)水泥熟料生產(chǎn)降低了 50-150°C，每燒制一噸水泥熟料可降低燒成能耗超過30 %。此外，粉煤灰提鋁殘?jiān)仁沂V有更低的磨耗值，加之粉煤灰提鋁殘?jiān)暇褪欠垠w，因此細(xì)磨成本要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法。(3)、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能高。與石灰石44%左右的燒失量(大部分是CO2由石灰石中析出而造成的質(zhì)量損失)相比，粉煤灰提鋁殘?jiān)臒Я?其中約8%為結(jié)晶H2O, 2%左右為 CO2)僅為10%，僅此一項(xiàng)，使能耗降低30%以上，可使單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能提高30%左右。0)、采用的粉煤灰提鋁殘?jiān)鼮楣I(yè)廢渣，既減少了環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對發(fā)展我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)，緩解我國礦產(chǎn)資源短缺等具有戰(zhàn)略意義。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的水泥熟料制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供的一種水泥熟料，由包括下列重量配比的原料制備而成粉煤灰提鋁殘?jiān)?0 88份石灰石38 10份鐵礦石1 3份。上述水泥熟料可采用如下制備方法先將所述原料磨細(xì)，然后將磨細(xì)后的原料均化，最后煅燒得到水泥熟料。通過本發(fā)明可以生產(chǎn)性能符合GB/T21372-2008標(biāo)準(zhǔn)的硅酸鹽水泥熟料。實(shí)施例1圖1本發(fā)明實(shí)施例一提供的水泥熟料制備方法的工藝流程圖。利用粉煤灰堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁后得到的主要成分為硅鈣的殘?jiān)瑢⑸鲜鰵堅(jiān)?jīng)脫堿工序處理后得到粉煤灰提鋁殘?jiān)?。脫堿工序步驟如下(1)將提鋁殘?jiān)铀當(dāng)嚢柚频锰徜X殘?jiān)鼭{液；( 在攪拌的情況下，緩慢的向提鋁殘?jiān)鼭{液中加入電石渣，進(jìn)行脫堿反應(yīng)；C3)將脫堿反應(yīng)后的提鋁殘?jiān)鼭{液過濾、洗滌。粉煤灰提鋁殘?jiān)鼔A含量在0.6%以下， 其主要化學(xué)成分為CaO和SiO2,粉煤灰提鋁殘?jiān)饕锵嘤蠧2S (硅酸二鈣)，占提鋁殘?jiān)傊亓康?0-80%，另外還含有5-10%的3Ca0 · Al2O3 · 6H20 · nSi02 (水化石榴石)，1-2 %的 Al (OH) 3、3-5%的CaC03、3-6%的含鐵礦物、2-3%的鈣鈦礦(CaTiO3)、1 %左右的水合鋁硅酸鈉(Na2Ou · Al2O3 · SiO2 · IiH2O)，從理化性能來看在水泥建材行業(yè)具有較好的應(yīng)用前景。粉煤灰提鋁殘?jiān)ㄈ缦轮亓勘鹊慕M分=CaO 57. 30、SiO2 :24. 70、Al2O3 :4. 39、 Fe2O3 2. 36,MgO :2. 23、Na20+0. 66K20 :0. 56、水< 30、燒失量8 46。Na20+0. 66K20 是水泥行業(yè)對水泥熟料或熟料原料中堿金屬氧化物含量控制的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式，也就是硅鈣渣中Na2O的含量再加0. 66倍的K2O的含量之和必須要低于某一限定值。K2O含量前面乘0. 66 是將原料中K2O的質(zhì)量含量按Na2O與K2O分子量之比進(jìn)行折換，水泥原料或熟料中單位質(zhì)量K2O的危害小于Na20。將粉煤灰提鋁殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾，所得濾餅含水率< 30%，濾餅經(jīng)過烘干打散機(jī)在200 300°C下烘干，烘干后粉煤灰提鋁殘?jiān)市∮?%，干基燒失量小于10%。烘干所需熱量由回轉(zhuǎn)窯窯尾的熱煙氣供給。
本實(shí)施例采用的原料包括粉煤灰提鋁殘?jiān)?0重量份、石灰石38重量份和鐵礦石 2重量份，鐵礦石中!^e2O3含量應(yīng)大于50%。相比現(xiàn)有技術(shù)中每生產(chǎn)一噸水泥熟料要消耗石灰石1. 2-1. 3噸，本實(shí)施例僅需要石灰石0. 38噸，可大幅降低石灰石的需求量，可使每噸水泥熟料石灰石的消耗量降低60%，CO2排放量降低60%。采用的粉煤灰提鋁殘?jiān)鼮楣I(yè)廢渣，既減少了環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用。首先將上述原料磨細(xì)，磨細(xì)后的原料細(xì)度為200-500目；然后將磨細(xì)后的原料均化，進(jìn)行均化后原料(生料)取少量進(jìn)行粒度測試，過120目篩，篩余7. 8%，滿足生料粒度要求，生料中篩余7. 8%中有部分是粉煤灰提鋁殘?jiān)?% )，也有部分是石灰石與鐵礦石 (3.6% )，水泥生產(chǎn)中入窯生料指標(biāo)要求是過120目篩，篩余小于10.0% ；最后將均化后的原料(生料)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫煅燒，煅燒溫度為1350°C，所采用的煅燒設(shè)備回轉(zhuǎn)窯為水泥生產(chǎn)常規(guī)設(shè)備，不需額外增加設(shè)備或改變工藝。冷卻后制得水泥熟料S-1，將水泥熟料S-I送入球磨機(jī)球磨一定細(xì)度即可作為水泥的原料備用。與傳統(tǒng)的利用石灰石和粘土礦物生產(chǎn)水泥熟料的工藝相比，由于粉煤灰提鋁殘?jiān)饕煞譃镃2S，無須經(jīng)過碳酸鈣分解及C2S合成等高耗熱過程，因此可大幅度節(jié)約燒成能耗約加之熟料燒結(jié)溫度比傳統(tǒng)水泥熟料生產(chǎn)降低了 50-150°C，燒成溫度僅為1350°C，每燒制一噸水泥熟料可降低燒成能耗超過 30 %。此外，粉煤灰提鋁殘?jiān)仁沂V有更低的磨耗值，加之粉煤灰提鋁殘?jiān)暇褪欠垠w，因此細(xì)磨成本要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法。與石灰石44%左右的燒失量相比，粉煤灰提鋁殘?jiān)臒Я績H為10 %，僅此一項(xiàng)，可使單臺(tái)回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能提高30 %左右。將重量百分比分別為75 82%的水泥熟料S_l、3 5%的石膏及15 25%的礦渣等水泥混合材經(jīng)過水泥磨磨細(xì)后即可制得成品水泥熟料S-1，其化學(xué)組成及率值如表 1所示。本實(shí)施例水泥熟料S-I所制備的水泥物理力學(xué)性能指標(biāo)如表2所示。石灰飽和系數(shù)(KH)，即水泥熟料中的總的氧化鈣含量減去飽和酸性氧化物(Al203、Fe203、S03)所需的氧化鈣，剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量，和理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需的氧化鈣的含量之比。簡而言之，石灰飽和系數(shù)表示二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。硅率(η)，SiO2的百分含量與Al2O3和Fe2O3百分含量之比。鐵率(P)，Al2O3百分含量與!^e2O3百分含量之比。由表2可見所得硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度(3d)高，其早期強(qiáng)度甚至達(dá)到了 625標(biāo)號(hào)的水泥標(biāo)準(zhǔn)，符合國標(biāo)要求的強(qiáng)度等級(jí)，且強(qiáng)度漲幅較穩(wěn)定沒有太大波動(dòng)。表1水泥熟料S-I化學(xué)組成及率值
權(quán)利要求
1.一種水泥熟料，其特征在于，由包括下列重量配比的原料制備而成 粉煤灰提鋁殘?jiān)?0 88份石灰石38 10份鐵礦石1 3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述粉煤灰提鋁殘?jiān)鼮槔梅勖夯覊A石灰燒結(jié)法提取氧化鋁后得到的提鋁殘?jiān)?jīng)脫堿工序處理而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥熟料，其特征在于，所述脫堿工序步驟如下(1)、將提鋁殘?jiān)铀當(dāng)嚢柚频锰徜X殘?jiān)鼭{液；(2)、在攪拌的情況下，緩慢的向提鋁殘?jiān)鼭{液中加入電石渣，進(jìn)行脫堿反應(yīng)；(3)、將脫堿反應(yīng)后的提鋁殘?jiān)鼭{液過濾、洗滌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥熟料，其特征在于，所述粉煤灰提鋁殘?jiān)ㄈ缦轮亓勘鹊慕M分:CaO 50 58、SiO2 22 26、Al2O3 2 6、Fe2O3 :1. 52 3、MgO :1 3、 Na20+0. 66K20 < 0. 6、7jC< 30。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水泥熟料，其特征在于，所述粉煤灰提鋁殘?jiān)?jīng)烘干后水的重量百分比< 3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水泥熟料，其特征在于，所述烘干包括將粉煤灰提鋁殘?jiān)?jīng)壓濾機(jī)壓濾，所得濾餅含水率< 30%，濾餅經(jīng)過烘干打散機(jī)在200 30(TC下烘干，烘干所需熱量由回轉(zhuǎn)窯窯尾的熱煙氣供給。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述鐵礦石中!^e2O3含量大于50%。
8.—種權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述水泥熟料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 首先將所述原料磨細(xì)，然后將磨細(xì)后的原料均化，最后煅燒得到水泥熟料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水泥熟料的制備方法，其特征在于，所述磨細(xì)后的原料細(xì)度為 200-500 目。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水泥熟料的制備方法，其特征在于，所述煅燒為干法煅燒， 所述煅燒溫度為1250 1350°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水泥熟料及其制備方法。本發(fā)明水泥熟料由包括下列重量配比的原料制備而成粉煤灰提鋁殘?jiān)?0～88份，石灰石38～10份，鐵礦石1～3份。水泥熟料的制備方法為先將所述原料磨細(xì)，然后將磨細(xì)后的原料均化，最后煅燒得到水泥熟料。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了原料簡單，利用率高，不需要改進(jìn)傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝，所得硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度高，且強(qiáng)度漲幅較穩(wěn)定沒有太大波動(dòng)。與傳統(tǒng)水泥熟料生產(chǎn)相比，本發(fā)明可使每噸水泥熟料石灰石的消耗量降低60-90％，CO2排放量降低60-90％，能耗降低30％以上，單臺(tái)窯產(chǎn)能提高30％，是與粉煤灰提取氧化鋁緊密鏈接的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。
文檔編號(hào)C04B7/26GK102344258SQ201110177349
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者周立平, 孫俊民, 張國希, 張戰(zhàn)軍, 張曉云, 洪景南, 閆紹勇, 陳剛, 高峰 申請人:內(nèi)蒙古大唐國際再生資源開發(fā)有限公司