一種低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法，熟料的主要原料是石灰石、砂巖、頁(yè)巖、鋼渣等，其主要成分是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3為主。其率值取值范圍是，KH=0.88-0.94，SM=1.7-2.7，IM=0.8-1.7，其煅燒溫度為1200℃-1450℃，然后磨細(xì)添加5%石膏制成水泥。本發(fā)明還公開(kāi)了其后期處理方法，以CO2廢氣為主要原料，碳化處理水泥制品，綠色無(wú)污染，制備方法簡(jiǎn)單，也不需要消耗大量的土地，保護(hù)和節(jié)約了土地，降低了能耗，節(jié)約了能源，減少了CO2的排放，減輕了環(huán)境污染。溫度為1350℃下煅燒的水泥制品的抗壓強(qiáng)度、吸水率、孔隙率及體積密度等性能優(yōu)于1430℃的標(biāo)準(zhǔn)煅燒溫度下的水泥制品。煅燒溫度為1350℃的熟料試塊的28天抗折強(qiáng)度最大為9.0MPa，比相同條件的標(biāo)準(zhǔn)溫度水泥的抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)2.3%；煅燒溫度為1350℃的熟料砂漿試塊的3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)50.1MPa，28d抗壓強(qiáng)度最大為76.5MPa。
【專利說(shuō)明】一種低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法，屬于水泥材料和工業(yè)固體廢棄物及利用工業(yè)C02廢氣礦化養(yǎng)護(hù)制品【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前水泥廠煅燒熟料溫度在1400°C-1450°C之間，加熱原料主要以煤粉為主。因此在熟料煅燒的過(guò)程中，釋放大量的C02等溫室氣體。在不久的將來(lái)，水泥廠必定會(huì)受到國(guó)家相關(guān)政策的限制。因此降低熟料煅燒溫度，減排C02溫室氣體，降低生產(chǎn)成本勢(shì)在必行。本專利為低溫煅燒熟料和C02減排開(kāi)辟了新途徑。本專利技術(shù)主要是利用碳化原理，通過(guò)碳化反應(yīng)將熟料內(nèi)部的CaO和MgO碳化生成穩(wěn)定的碳酸鹽,增加強(qiáng)度，消除水泥的安定性問(wèn)題，并彌補(bǔ)由于C3S缺少而造成的強(qiáng)度不足的缺陷。生料通過(guò)低溫煅燒，只需熟料中形成C2S, C3A和C4AF以及少量的C3S,然后利用碳化養(yǎng)護(hù)處理，將熟料體系中過(guò)多的CaO、MgO碳化生成穩(wěn)定的碳酸鹽，消除水泥因CaO過(guò)多而引起的安定性不良，并在碳化養(yǎng)護(hù)中促進(jìn)熟料礦物的水化，在短期內(nèi)獲得較高的強(qiáng)度。在此過(guò)程中，不僅降低了水泥的生產(chǎn)成本，而且達(dá)到了 C02減排的目的。另外，熟料在冷卻過(guò)程中自然粉化，也節(jié)省了粉磨時(shí)間和降低了粉磨成本。因此碳化反應(yīng)不僅為低溫煅燒水泥熟料開(kāi)辟了新途徑，而且對(duì)于利用工業(yè)尾氣，較少C02排放開(kāi)辟了新途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了降低水泥熟料煅燒溫度和解決C02工業(yè)尾氣減排等問(wèn)題。本發(fā)明不僅降低了水泥熟料的煅燒溫度，而且節(jié)約了煤粉的用量，既節(jié)約了成本，又達(dá)到了節(jié)能減排的目的。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
生料是以石灰石、砂巖、頁(yè)巖、鋼渣等為原材料。水泥的三大率值取值范圍，KH=0.88-0.94，SM=L 7-2.7，IM=0.8-1.7。水泥熟料的煅燒溫度范圍是 1200°C -1450。。，磨細(xì)添加4%-10%石膏制成水泥。水泥制品的水泥水化時(shí)間是12h-72h之間，碳化工藝:C02分壓為0.05MPa-2MPa，碳化環(huán)境濕度為20RH_80%RH，碳化溫度是20°C _80°C，碳化時(shí)間是
0.5h-10h, C02 濃度是 20%_99.9%ppm。
[0004]根據(jù)上述的降低水泥熟料煅燒溫度方法及其后期碳化養(yǎng)護(hù)的方法，其特征在于采用如下步驟:1)將原料磨細(xì)過(guò)200目篩，按照三大率值配料并混勻備用。2)去混勻的生料進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C -1450°C，達(dá)到煅燒溫度后保溫60min。3)將低溫煅燒的熟料快速冷卻并加5%-10%石膏粉末至過(guò)200目篩。4)利用磨好的熟料按照砂漿的制備標(biāo)準(zhǔn)制備砂漿制品，并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)12h-72h。5)放于碳化反應(yīng)釜內(nèi)，將容器抽至真空0.0lMPa-0.03MPa，然后再在C02分壓為0.05MPa-2MPa、碳化環(huán)境濕度為20%RH_80%RH、碳化溫度是20°C -80°C、碳化時(shí)間是0.5h-10h、C02濃度是20%-99.9% ppm的碳化工藝下進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)處理。
[0005]【具體實(shí)施方式】:按照生料率值KH=0.899，SM=L 893，IM=L 092進(jìn)行配料計(jì)算，按溫度1200 V、1250 V、1300 V、1350 V、1400 V、1435 V煅燒熟料，將不同煅燒程度的熟料制成砂漿試塊，按照C02分壓為0.5MPa、濕度70%RH、碳化溫度70°C、碳化時(shí)間4h碳化工藝進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，然后測(cè)量碳化后的水泥制品的力學(xué)性能以及吸水率和其碳化深度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。隨著煅燒溫度的增加，碳化后的抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S煅燒溫度的增加，C2S含量逐漸減小，C3S含量逐漸升高，熟料中CaO含量逐漸減小，制品碳化后熟料表面水化出的CH和熟料中的CaO被碳化，形成致密的0&0)3覆蓋住周?chē)墓橇?，使骨料與水泥漿體的界面強(qiáng)度加強(qiáng)。隨著煅燒溫度的繼續(xù)升高，CaO含量進(jìn)一步降低，強(qiáng)度的增加主要靠水泥熟料水化產(chǎn)生的凝膠來(lái)提供。導(dǎo)致強(qiáng)度稍微的降低或保持不變。發(fā)現(xiàn)1350°C和1400°C下煅燒的水泥熟料經(jīng)過(guò)碳化養(yǎng)護(hù)處理以后，強(qiáng)度高于1450°C未碳化處理的，說(shuō)明水泥熟料的煅燒溫度可以為1350°C，但需要經(jīng)過(guò)后期碳化處理，其性能才符合要求。
[0006]附圖:
圖1煅燒溫度對(duì)水泥砂漿抗折強(qiáng)度的影響圖2煅燒溫度對(duì)水泥砂漿抗壓強(qiáng)度的影響圖3煅燒溫度對(duì)水泥砂漿吸水率的影響圖4煅燒溫度對(duì)水泥砂漿碳化深度的影響圖5 1350°C下28d砂漿試塊SEM圖圖6 1400°C下28d砂漿試塊SEM圖圖7 1450°C下28d砂漿試塊SEM圖。
【權(quán)利要求】
1.本專利公開(kāi)了一種低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法:熟料的特征是以石灰石、砂巖、頁(yè)巖、鋼渣等為原材料；熟料的三大率值取值范圍，^=0.88-0.94，81=1.7-2.7，11=0.8-1.7 ；水泥熟料的煅燒溫度范圍是12001 -14501，磨細(xì)添加4%-10%石膏制成水泥。
2.本專利公開(kāi)了一種利用(1)2礦化制備權(quán)利1所述制品的方法，其原料主要是(1)2氣體。
3.熟料制品的水泥水化時(shí)間是1211-7211之間，碳化工藝:(1)2分壓為0.051？3~21？3？碳化環(huán)境濕度為20冊(cè)-80%冊(cè)，碳化溫度是201 -801，碳化時(shí)間是0.511-1011, 002濃度是20^-99.9%卯 111。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫煅燒熟料方法的特征:煅燒溫度為12001-14001。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫煅燒熟料的特征:添加4%-10%的石膏粉磨過(guò)200目標(biāo)準(zhǔn)篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫煅燒熟料方法的特征:原料主要是石灰石、砂巖、頁(yè)巖、鋼渣等。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用(1)2尾氣碳化養(yǎng)護(hù)權(quán)利1所述的水泥制品方法的特征是利用(302尾氣碳化處理水泥制品。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用(1)2尾氣碳化養(yǎng)護(hù)權(quán)利1所述的水泥制品方法的特征是:碳化環(huán)境濕度為20冊(cè)-80%冊(cè)，碳化溫度是201 -8000，002分壓為0.051？3~21？3？ 002濃度是 20%-99? 9%卯III。
9.根據(jù)權(quán)利1和權(quán)利2要求的低溫煅燒熟料及其制品的二氧化碳礦化制備方法 的特征是采用如下步驟:1)將原料磨細(xì)過(guò)200目篩，按照三大率值配料并混勻備用；2)取混勻的生料進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為12001 -14001，達(dá)到煅燒溫度后保溫60-= ；3?將低溫煅燒的熟料快速冷卻并加5%-10%石膏粉末至過(guò)200目篩；4?利用磨好的熟料按照砂漿的制備標(biāo)準(zhǔn)制備砂漿制品，并標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1211-721！ ；5?放于碳化反應(yīng)釜內(nèi)，將容器抽至真空.0.011^8-0.03肥3，然后再在?:02分壓為0.05腿^-2腿^、碳化環(huán)境濕度為20冊(cè)-80%冊(cè)、碳化溫度是201 -801、碳化時(shí)間是0.511-1011X02濃度是209()-99.9%卯111的碳化工藝下進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)處理。
【文檔編號(hào)】C04B7/44GK104446058SQ201410661078
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】周宗輝, 李剛林, 程新 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)