CN100400455C - 电石渣改性及改性电石渣替代天然石膏磨制水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电石渣的改性方法，制备改性电石渣的原料和配比为：100kg干电石渣配重量百分比浓度为60%～86%的废硫酸66～118kg，自来水0～44kg。工艺流程为电石渣→晾干→破碎→计量→酸化→陈放→干燥→改性电石渣。将改性后的电石渣替代天然石膏磨制水泥时，改性电石渣掺量为水泥原料总重的6%～8%之间的水泥性能较好。由于改性电石渣兼具有硫酸盐和碱性激发剂的双重作用，制造水泥时加入改性电石渣会获得较高的早期和后期强度，相对缩短复合水泥的终凝时间，并减少水泥生产对天然石膏的依赖，降低电石渣对环境的污染，明显节约资源和能源。
Description
技术领域
本发明涉及电石渣的改性及改性电石渣替代天然石膏磨制水泥的方法。
背景技术
电石渣是化工厂生产聚氯乙烯时排出的固体废弃物。其化学成份与消石灰相似，颗粒细小均匀，主要成份为Ca(OH)2。据统计全国每年排出的电石渣高达700万吨以上，由于有效利用率低，逐年累积造成大量堆存，不仅占用了宝贵的土地资源，而且对空气、地表水和地下水造成二次污染。如何有效地综合利用电石渣对保护环境、节约土地资源和实现经济可持续发展有着非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种将电石渣改性并将改性电石渣替代天然石膏用于磨制水泥的方法。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
制备改性电石渣的原料和配比为：100kg干电石渣配重量百分比浓度为60％～86％的废硫酸66～118kg，自来水0～44kg。
制备改性电石渣的工艺流程：电石渣-→晾干-→破碎-→计量-→酸化-→陈放-→干燥-→改性电石渣。
用改性电石渣替代天然石膏磨制水泥，当掺量为原料总重的6％～8％时制得的水泥性能较好。
用本发明的方法制备得到的改性电石渣，是一种以CaSO4·2H2O，Ca(OH)2为主的混合物，用其代替天然石膏作水泥缓凝剂，制得的水泥与使用天然石膏制得的水泥性能相当。由于改性电石渣同时含有硫酸盐和氢氧化钙，兼具有硫酸盐和碱性激发剂的双重作用，尤其是在制造复合水泥和普通硅酸盐水泥时加入改性电石渣会获得较高的早期和后期强度，并相对缩短复合水泥的终凝时间。而且通过对改性电石渣的使用，可减少水泥生产对价格越来越高的天然石膏的依赖，降低电石渣对环境的污染，可大幅度增加混合材的用量，节约资源和能源，同时又能获得性能良好的水泥产品。
具体实施方式
制备改性电石渣的原料和配比为：100kg干电石渣配重量百分比浓度为60％～86％的废硫酸66～118kg，自来水0～44kg。
在制备改性电石渣的过程中，电石渣晾晒或烘干至可破碎的程度，破碎后的粒径应最好小于6mm。酸化所用废硫酸的量应按能使电石渣中的氧化钙(CaO)58％～72％转化为硫酸钙(CaSO4)进行计算，并使制得的改性电石渣中三氧化硫含量在32％～42％之间。酸化时预先将电石渣放入搅拌机中，在搅拌过程中将经过计算好用量的废硫酸注入，视可搅拌程度必要时可通过增减自来水用量来进行调节。搅拌均匀后，将浆状的改性电石渣放入桶或池中陈放(化)5天以上。然后取出晒干或烘干(温度≤100℃)，即得到改性电石渣。对改性电石渣进行化学全分析。
根据改性电石渣、水泥熟料和各种混合材的化学分析结果，通过最佳石膏掺量的试验方法确定改性电石渣的最佳掺量范围，在水泥的凝结时间正常、强度较高时，水泥中三氧化硫的含量应在2.2％～3.2％之间。在水泥粉磨过程中，将占水泥原料总重6％～8％的改性电石渣加入水泥磨机内和水泥熟料、混合材一起粉磨制成水泥。
以下是电石渣改性实施例：
实施例1
要求将电石渣中的氧化钙约65％转化为硫酸钙。
制备改性电石渣的原料配比为：100kg干电石渣加入重量浓度为76％的废硫酸84.5kg，自来水15.5kg。
制备改性电石渣的工艺流程：电石渣-→晾干-→破碎-→计量-→酸化-→陈放-→干燥-→改性电石渣成品。
其中：破碎后的电石渣粒径小于6mm。制得的改性电石渣中三氧化硫含量为37％左右。
实施例2
要求将电石渣中的氧化钙约58％转化为硫酸钙。
制备改性电石渣的原料配比为：100kg干电石渣加入重量浓度为76％的废硫酸75.3kg自来水24.7kg。
制备改性电石渣的工艺流程同实施例1。
其中：破碎后的电石渣粒径小于6mm。制得的改性电石渣中三氧化硫含量为33％左右。
实施例3
要求将电石渣中的氧化钙约72％转化为硫酸钙。
制备改性电石渣的原料配比为：100kg干电石渣加入重量浓度为76％的废硫酸93.5kg，自来水6.5kg。
制备改性电石渣的工艺流程同实施例1。
其中：破碎后的电石渣粒径小于6mm。制得的改性电石渣中三氧化硫含量为41％左右。
上述三例的改性电石渣成品经取样进行化学全分析，分析数据如表1：
表1 电石渣和改性电石渣的化学成分
| Loss | SiO<sub>2</sub> | AI<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | SO<sub>3</sub> | 合计 | |
| 电石渣 | 35.79 | 3.16 | 1.64 | 0.30 | 56.15 | 0.26 | 1.99 | 99.29 |
| 改性电石渣1 | 14.90 | 2.78 | 1.23 | 0.40 | 43.14 | 0.25 | 37.29 | 99.99 |
| 改性电石渣2 | 15.41 | 2.96 | 1.52 | 0.46 | 45.54 | 0.27 | 33.42 | 99.58 |
| 改性电石渣3 | 13.76 | 2.41 | 1.17 | 0.35 | 39.96 | 0.24 | 41.43 | 99.32 |
以下是用上述的改性电石渣1替代天然石膏磨制水泥的实施例。
(1)配制硅酸盐水泥
原材料组成如表2所示：
表2 制备硅酸盐水泥的原材料成分
| Loss | SiO<sub>2</sub> | AI<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | SO<sub>3</sub> | 合计 | |
| 熟料 | 0.25 | 22.23 | 5.50 | 3.30 | 67.14 | 0.92 | 0.33 | 99.67 |
| 石膏 | 17.17 | 13.14 | 2.40 | 1.27 | 28.40 | 1.83 | 35.77 | 99.98 |
用石膏和改性电石渣制得较好的硅酸盐水泥物理性能比较见表3：
表3 用石膏和改性电石渣制得较好的硅酸盐水泥物理性能比较
(2)配制复合水泥：
原材料成分如表4：
表4 配制复合水泥的原材料成分
| 原料 | Loss | S<sub>1</sub>O<sub>2</sub> | AI<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | SO<sub>3</sub> | f-CaO | MnO | 合计 |
| 熟料 | 1.42 | 21.51 | 5.45 | 3.65 | 66.44 | 0.97 | 0.18 | 0.84 | - | 99.59 |
| 矿渣 | - | 34.43 | 14.83 | 0.98 | 38.81 | 8.15 | - | - | 0.87 | 98.07 |
| 炉渣 | 10.95 | 47.54 | 21.35 | 7.90 | 8.32 | 1.21 | 1.10 | - | - | 98.37 |
| 石膏 | 19.54 | 5.56 | 1.98 | 0.78 | 30.60 | 0.60 | 40.56 | - | - | 99.62 |
| 煤灰 | 9.88 | 47.23 | 26.61 | 9.34 | 3.97 | 0.87 | 0.22 | - | - | 98.12 |
在不同复合混合材掺量时，分别用改性电石渣和石膏制得复合水泥物理性能比较见表5：
表5：在不同复合混合材掺量时用改性电石渣和石膏制得较好的复合水泥物理性能比较：
在本次实验中，复合混合材的配比为：粉煤灰∶矿渣∶炉渣＝1∶2∶7。
Claims (1)
1.在水泥生产中用于替代天然石膏的电石渣改性方法，其特征是电石渣的改性方法是：
制备改性电石渣的原料和配比为：
100kg干电石渣配重量百分比浓度为60％～86％的废硫酸66～118kg，自来水0～44kg；
制备改性电石渣的工艺流程为：
(a)电石渣晾晒或烘干后，破碎为粒径小于6mm；
(b)酸化用的废硫酸量应按能使电石渣中的氧化钙(CaO)58％～72％转化为硫酸钙(CaSO4)进行计算，并使制得的改性电石渣中三氧化硫含量在32％～42％之间；
(c)酸化时在搅拌过程中注入废硫酸，搅拌均匀后，将搅拌产物陈化5天以上；干燥，得改性电石渣产品。
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| 用改性电石渣取代石膏磨制硅酸盐水泥的研究. 邱树恒.水泥，第3期. 2004 |
| 用改性电石渣取代石膏磨制硅酸盐水泥的研究. 邱树恒.水泥，第3期. 2004 * |
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