CN103992049A - 利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，包括以下步骤：1)阶梯粉磨及磁选；2)混磨：将转炉钢渣按0＜重量百分比含量≤5.4％的配比与水泥生料充分混磨均匀；3)煅烧：煅烧温度1380～1400℃，即制得水泥熟料。本发明针对转炉钢渣中铁粒及RO相等难磨相呈富集状态的特点，通过二级阶梯粉磨过程，并利用强磁场将钢渣中富集的铁粒及RO相等难磨相分选出来，再与生料一起混磨后烧制成水泥熟料，从而提高了生料粉磨效率，延长了粉磨设备使用寿命，使转炉钢渣细度更细，使得转炉钢渣能在水泥熟料煅烧过程中充分发挥“诱导晶种”作用，将水泥烧成温度降低50℃以上，且细化的转炉钢渣可调节生料中的铝率(IM)，具有矿化剂和促进剂的作用。

Description

利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法
技术领域
本发明涉及水泥生产技术，具体地指一种利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法。
背景技术
水泥以其产量大、用途广，及难以取代的特殊性而成为世界范围内基础设施建设的基础性建筑材料，目前我国水泥总产量超过20亿吨，水泥生产对原材料的需求量非常大。
在水泥生料中掺入钢渣不仅可以降低硅氧率，明显减少f-CaO含量，提高熟料质量，而且还能够降低环境负荷，因此，将钢渣用于水泥生产不但能改善水泥性能也为钢渣提供了一种高效利用的资源化途径。目前部分水泥生产中开始运用钢渣尾渣作为生料的铁质校正原材料烧制水泥熟料，但是，因钢渣中含有一些难磨相，这些难磨相主要是二价的金属氧化物，如：MgO、FeO、MnO等形成的无限固溶体，即：RO相，以及磁性铁酸盐矿物Ca2(Al,Fe)2O5，即：铁粒，使得钢渣易磨性较差，从而使得现有利用钢渣作铁质校正原材料的水泥生产工艺具有如下缺点：1)水泥生料粉磨效率受钢渣影响而降低；2)粉磨细度不够，钢渣晶种作用发挥不充分，稳定性差。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，该方法能提高粉磨效率，使转炉钢渣细度更细，充分发挥其“诱导晶种”作用，降低水泥烧成温度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，包括以下步骤：
1)阶梯粉磨及磁选：首先，选取0＜粒径≤20mm的转炉钢渣，研磨15～20min后过4～6mm筛，进行一级粉磨，并利用强磁场将筛下转炉钢渣中的难磨相磁选分离出去；然后，将分选后的转炉钢渣继续研磨15～20min后过1～3mm筛，进行二级粉磨，并利用强磁场将筛下转炉钢渣中残留的难磨相磁选分离出去，分选后的转炉钢渣备用；
2)混磨：将步骤1)制得的转炉钢渣按0＜重量百分比含量≤5.4％的配比与水泥生料充分混磨均匀；
3)煅烧：将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物在1380～1400℃温度下进行煅烧，即可制得水泥熟料。
进一步地，所述步骤1)中，所述一级粉磨中，将转炉钢渣研磨后，过4～5mm筛；所述二级粉磨中，将转炉钢渣研磨后，过1～2.36mm筛。
进一步地，所述步骤2)中，所述转炉钢渣按1.9＜重量百分比含量≤5.4％的配比加入。
进一步地，所述步骤1)中，所述转炉钢渣中的难磨相为铁粒或RO相。
进一步地，所述步骤2)中，所述水泥生料为石灰石，页岩，及砂岩的混合物。
更进一步地，所述步骤1)中，采用球磨机进行研磨，采用高梯度宽带磁选机进行磁选。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明针对转炉钢渣中铁粒及RO相等难磨相呈富集状态的特点，通过二级阶梯粉磨过程，并利用强磁场将钢渣中富集的铁粒及RO相等难磨相分选出来，再与生料一起混磨后烧制成水泥熟料，从而提高了生料粉磨效率，延长了粉磨设备使用寿命，使转炉钢渣细度更细，使得转炉钢渣能在水泥熟料煅烧过程中充分发挥“诱导晶种”作用，将水泥烧成温度比1450℃左右的常规温度降低50℃以上，且细化的转炉钢渣可调节生料中的铝率(IM)，具有矿化剂和促进剂的作用。
其二，转炉钢渣含有的铁以Fe2O3计重量含量可高达30％左右，转炉钢渣中的铁相在替代铁质校正原料用于水泥生产时，细化转炉钢渣粒度有利于节省石灰石和砂岩等天然资源，降低生产成本；细化转炉钢渣粒度有利于充分发挥CaO的活性，钢渣中高活性CaO可以相对减少CaCO3分解所需能量，降低熟料热耗，减少配煤量，同时活性CaO可减少了CO2排放，达到节能减排的目的。
其三，本发明过程中，经二级阶梯粉磨后的转炉钢渣还可以取部分直接用于水泥窑尾投料的工艺中进行水泥生产，利用钢渣可降低熟料液相形成温度的优势，改善熟料的易烧性和熟料质量的均匀性，避免在烧好的熟料中出现局部钢渣富集的现象。
其四，利用本发明方法生产水泥熟料具有低磨耗，高产量的优点，分选出来的磁性物质金属氧化物的含量高，具有很高的经济价值。
附图说明
图1为实施例1中制得的水泥熟料×1000显微结构图像。
图2为实施例2中制得的水泥熟料×1000显微结构图像。
图3为实施例3中制得的水泥熟料×1000显微结构图像。
图4为实施例4中制得的水泥熟料×1000显微结构图像。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
选用石灰石，页岩，及砂岩作为水泥生料，并用转炉钢渣尾渣作为生料的铁质校正原材料烧制水泥熟料，转炉钢渣掺量在0～5.4wt％之间波动(钢渣还可与其它铁质材料联合作为铁质校正材料)，其中，选用的石灰石、页岩、砂岩，及钢渣的化学组分见下表1：
原材料 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O R2O
石灰石 41.68 3.70 1.84 0.44 49.45 1.09 0.09 0.64 0.09 0.51
页岩 10.62 54.36 11.00 7.07 6.22 4.01 0.03 4.00 1.20 3.83
砂岩 7.21 79.00 4.01 6.45 1.22 0.44 0.05 0.28 0.24 0.42
钢渣 9.27 10.27 3.43 24.08 40.48 9.38 0.23 / / /
表1
另外，转炉钢渣在与生料掺混前先进行二级阶梯粉磨，步骤如下：
首先，选取0＜粒径≤20mm的转炉钢渣尾渣放入球磨机，研磨15～20min，优选研磨20min后，过4～6mm筛，优选过5mm筛，进行一级粉磨，筛上物返回球磨机，并利用高梯度宽带磁选机将筛下转炉钢渣中的铁粒及RO相等难磨相磁选分离出去；然后，将分选后的转炉钢渣继续在球磨机中研磨15～20min，优选研磨15min后，过1～3mm筛，优选过2.36mm筛，进行二级粉磨，筛上物返回球磨机，并利用高梯度宽带磁选机将筛下的转炉钢渣中残留的铁粒及RO相等难磨相磁选分离出去，分选后的粒径小于2.36mm的转炉钢渣即可备用。
实施例1
将1.9wt％的二级阶梯粉磨后的转炉钢渣，80wt％的石灰石，15.2wt％的页岩，及2.9wt％的砂岩一起加入生料磨中混磨均匀，粉磨至常规生料粉的细度；将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物入窑在1400℃温度下进行煅烧，制得相应水泥熟料。
经检测，水泥熟料的f-CaO为0.52％；按加入重量百分含量为2.5％的三氧化硫计加入脱硫石膏，水泥熟料的净浆强度检验结果如：3d强度为62.9MPa，28d强度为74.7MPa；水泥熟料质量均匀，未出现局部钢渣富集现象，其显微结构见图1。
实施例2
将3wt％的二级阶梯粉磨后的转炉钢渣，79wt％的石灰石，15wt％的页岩，及3wt％的砂岩一起加入生料磨中混磨均匀，粉磨至常规生料粉的细度；将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物入窑在1400℃温度下进行煅烧，制得相应水泥熟料。
经检测，水泥熟料的f-CaO为0.41％；按加入重量百分含量为2.5％的三氧化硫计加入脱硫石膏，水泥熟料的净浆强度检验结果如：3d强度为63.8MPa，28d强度为77.3MPa；水泥熟料质量均匀，未出现局部钢渣富集现象，其显微结构见图2。
实施例3
将3.5wt％的二级阶梯粉磨后的转炉钢渣，77.8wt％的石灰石，17.1wt％的页岩，及1.6wt％的砂岩一起加入生料磨中混磨均匀，粉磨至常规生料粉的细度；将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物入窑在1400℃温度下进行煅烧，制得相应水泥熟料。
经检测，水泥熟料的f-CaO为0.39％；按加入重量百分含量为2.5％的三氧化硫计加入脱硫石膏，水泥熟料的净浆强度检验结果如：3d强度为62.7MPa，28d强度为77.4MPa；水泥熟料质量均匀，未出现局部钢渣富集现象，其显微结构见图3。
实施例4
将5.4wt％的二级阶梯粉磨后的转炉钢渣，77.3wt％的石灰石，及17.3wt％的页岩一起加入生料磨中混磨均匀，粉磨至常规生料粉的细度；将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物入窑在1400℃温度下进行煅烧，制得相应水泥熟料。
经检测，水泥熟料的f-CaO为0.0％；按加入重量百分含量为2.5％的三氧化硫计加入脱硫石膏，水泥熟料的净浆强度检验结果如：3d强度为69.5MPa，28d强度为84.8MPa；水泥熟料质量均匀，未出现局部钢渣富集现象，其显微结构见图4。
相比现有技术在利用钢渣作铁质校正原材料时，将钢渣尾渣直接和其它物料一起粉磨，本发明提高了生料的粉磨效率和台时产量，使得细度更细的转炉钢渣能充分发挥其“诱导晶种”作用，降低水泥烧成温度。

Claims (6)

1.一种利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，包括以下步骤：
1)阶梯粉磨及磁选：首先，选取0＜粒径≤20mm的转炉钢渣，研磨15～20min后过4～6mm筛，进行一级粉磨，并利用强磁场将筛下转炉钢渣中的难磨相磁选分离出去；然后，将分选后的转炉钢渣继续研磨15～20min后过1～3mm筛，进行二级粉磨，并利用强磁场将筛下转炉钢渣中残留的难磨相磁选分离出去，分选后的转炉钢渣备用；
2)混磨：将步骤1)制得的转炉钢渣按0＜重量百分比含量≤5.4％的配比与水泥生料充分混磨均匀；
3)煅烧：将混磨后的转炉钢渣和水泥生料混合物在1380～1400℃温度下进行煅烧，即可制得水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述一级粉磨中，将转炉钢渣研磨后，过4～5mm筛；所述二级粉磨中，将转炉钢渣研磨后，过1～2.36mm筛。
3.根据权利要求1或2所述的利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述转炉钢渣按1.9＜重量百分比含量≤5.4％的配比加入。
4.根据权利要求1或2所述的利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述转炉钢渣中的难磨相为铁粒或RO相。
5.根据权利要求1或2所述的利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述水泥生料为石灰石，页岩，及砂岩的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的利用转炉钢渣校正铁质的水泥熟料制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，采用球磨机进行研磨，采用高梯度宽带磁选机进行磁选。
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