CN104692680A - 一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述熟料主要是由石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿按照75～80、5.5～6.5、1.8～2.8、9～13、1～4.5的重量配合比进行混合而成，其中，所述硫酸渣为硫酸厂的工业废料，所述磷渣为电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，所述尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。本发明利用工业废弃物磷渣、硫酸渣和尾矿为原材料来制备低环境符合型磷酸盐水泥熟料，不仅解决了优质石灰石、粘土和铁矿石的资源短缺问题，又为工业废弃物的处理提供了理想的途径，而且能够节约资源和能源，减少了污染物的排放，有利于保护环境和降低成本。

Description

一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，属于无机材料领域。 
背景技术
水泥熟料是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配置成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。随着社会的发展，作为使用最广泛的建筑材料，水泥的需求量越来越大，从而导致生产水泥熟料的原料资源不断减少，而能源的消耗量和污染物的生成量越来越多，从而使水泥工业变成严重污染的企业。然而，其他工业的副产品等废渣却不断向社会排放大量的废弃物，这些废弃物通常是通过掩埋的办法进行处理，这不仅容易对环境造成污染，而且需要占用大量的空间。 
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。 
发明内容
本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法。 
本发明所采用的技术方案为： 
一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤： 
（1）、用料准备，选取石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原料； 
（2）、原料的混合，将上述石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿按照75～80、5.5～6.5、1.8～2.8、9～13、1～4.5的重量配合比进行混合； 
（3）、原料的粉磨，将上述混合好的原料放入粉磨机进行粉磨； 
（4）、水泥熟料的烧成，将上述经粉磨后的原料在旋风预热器中完成预热和预分解后，传输至回转窑中并在干法水泥***条件下进行熟料的烧成。 
所述硫酸渣为硫酸厂的工业废料，其主要由Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO组成，所述Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO的重量百分含量分别为：60～65、20～26、0.6～0.9、1.2～2、1.5～2和1.2～1.8。 
所述磷渣为电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，其主要由CaO、SiO2、Al2O3及P2O5组成，所述CaO、SiO2、Al2O3及P2O5的重量百分含量分别为：37～42、41～42、4.1～4.5、3.5～4.5。 
所述尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。 
所述磷渣的化学成分中CaO、SiO2、Al2O3及P2O5，各组分的重量百分含量上下波动不超过 1。 
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为： 
1、本发明利用工业废弃物磷渣、硫酸渣和尾矿为原材料来制备低环境符合型磷酸盐水泥熟料，不仅解决了优质石灰石、粘土和铁矿石的资源短缺问题，又为工业废弃物的处理提供了理想的途径，而且能够节约资源和能源，减少了污染物的排放，有利于保护环境和降低成本。 
2、本发明适用于在干法水泥厂推广应用，在不增加水泥生产设备、不改变水泥工艺条件的情况下，避免了因液相的过早形成导致结皮堵塞，明显改善了生料的易烧性，提高了熟料产量。 
3、本发明提供的磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，工艺简单、操作方便且易于推广。 
具体实施方式
本发明在干法水泥***下以磷渣配料煅烧低环境负荷型硅酸盐水泥熟料的方法，是将工业废弃物磷渣部分代替石灰石，硫酸渣完全代替水泥生料中的铁粉，并添加适量的尾矿，然后将石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣以及尾矿原料一起混合粉磨，在干法水泥条件下在回转窑中进行烧制而制成磷渣硅酸盐水泥熟料，其中，上述石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿按照75～80、5.5～6.5、1.8～2.8、9～13、1～4.5的重量配合比进行混合。 
所述磷渣可以采用电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，在干法水泥条件下，将磷渣直接加到水泥生料中，混合粉磨后，经预分解窑煅烧制备磷渣硅酸盐水泥熟料，其中，磷渣主要由CaO、SiO2、Al2O3及P2O5组成，所述CaO、SiO2、Al2O3及P2O5的重量百分含量分别为：37～42、41～42、4.1～4.5、3.5～4.5，且各组分的重量百分含量上下波动不超过1。 
所述尾矿可以采用由采矿工业残留下来的尾矿，其主要含有Pb、Zn微量元素。 
所述硫酸渣可以采用硫酸厂的工业废料，其其主要由Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO组成，所述Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO的重量百分含量分别为：60～65、20～26、0.6～0.9、1.2～2、1.5～2和1.2～1.8。 
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。 
实施例一：各原料的重量配比为石灰石78、硫酸渣6、江砂2.5、磷渣10、尾矿2，由此制得的磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成见表一，其物理力学性能见表二。 
实施例二：各原料的重量配比为石灰石80、硫酸渣5.8、江砂2、磷渣12、尾矿3.5，由此制得的磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成见表三，其物理力学性能见表四。 
表一实施例一磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成 
表二实施例一磷渣硅酸盐水泥熟料产品的物理力学性能 
表三实施例二磷渣硅酸盐水泥熟料产品的化学成分和矿物组成 
表四实施例二磷渣硅酸盐水泥熟料产品的物理力学性能 
从上述实验数据可以看出，本发明利用工业废弃物，可提供一种降低单位熟料烧成热耗，提高熟料的产量和质量，熟料的28d抗压强度大于60MPa，而且具有利废无污染、CO2的排放量小的效果，之所以能达到这样的效果是因为：磷渣中CaO的含量达到38%～45%，与石灰石原料含量基本相同，而SiO2含量达到40%～43%，因此磷渣可以替代部分石灰石，节约了石灰石资源，可以相对减少CaCO3分解所需要的能量，同时降低熟料热耗，能源消耗减少，同时由于含有活性氧化钙，从而减少了CO2的排放量，降低了环境负荷；磷渣中含有P2O53%～5%，可 以起到晶体技术的作用；由于加入的C3S晶种可直接长大，体系克服乃至消除形成C3S临界晶核所需的热力学势垒，也就是说，晶种的加入，消除了体系要先形成临界晶核的阶段，从而使C3S形成和发育的时间缩短，即熟料烧成时间缩短，在生产实践中，加入晶种后，可使水泥熟料的煅烧实现优质、低耗、高产，这样可以提高混合材的掺量，从而降低环境负荷；尾矿中含有Pb、Zn等微量院徐，可以使生料烧成熔点降低，使液相提前出现，增加液相含量，降低液相粘度，使例子扩散速度大大加快，新生C3S微晶体缺陷过，C3S晶体细小，活性很高，它可以在熟料形成中发挥较好的晶体诱导作用，促进了C3S低温时快速形成，并且晶体快速发育完全，从而促使了C3S、C2S、C3A、CAF4等矿物的形成过程，几乎是同步进行，减少了新生态产物的老化或钝化，避免熟料矿物在形成过程中的“老化”机会，从而熟料形成活化能力大大降低，加快了熟料矿物的反应速度，使熟料中C3S在低温下快速大量形成；硫酸渣为化工厂以硫铁矿生产硫酸后排放的粉状废渣，Fe2O3的含量高达60%以上，可以部分或全部代替生料中的铁粉。 
需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 

Claims (5)

1.一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、用料准备，选取石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿原料；
（2）、原料的混合，将上述石灰石、硫酸渣、江砂、磷渣和尾矿按照75～80、5.5～6.5、1.8～2.8、9～13、1～4.5的重量配合比进行混合；
（3）、原料的粉磨，将上述混合好的原料放入粉磨机进行粉磨；
（4）、水泥熟料的烧成，将上述经粉磨后的原料在旋风预热器中完成预热和预分解后，传输至回转窑中并在干法水泥***条件下进行熟料的烧成。
2.根据权利要求1所述的一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述硫酸渣为硫酸厂的工业废料，其主要由Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO组成，所述Fe2O3、SiO2、SO3、CaO、Al2O3及MgO的重量百分含量分别为：60～65、20～26、0.6～0.9、1.2～2、1.5～2和1.2～1.8。
3.根据权利要求1所述的一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述磷渣为电炉升华法制磷时排出并经水淬处理的废渣，其主要由CaO、SiO2、Al2O3及P2O5组成，所述CaO、SiO2、Al2O3及P2O5的重量百分含量分别为：37～42、41～42、4.1～4.5、3.5～4.5。
4.根据权利要求1所述的一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述尾矿为采矿工业残留下来的含有Pb、Zn微量元素的尾矿。
5.根据权利要求3所述的一种磷渣硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述磷渣的化学成分中CaO、SiO2、Al2O3及P2O5，各组分的重量百分含量上下波动不超过1。
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