硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑的用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑的用途，屬于硅鈣渣在水泥熟料燒制中的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明以硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑，所述硅鈣渣含有β-C2S，還含有C3A、Na2O或Fe2O3，其助燒機理為硅鈣渣可以降低液相出現(xiàn)溫度，起到誘導(dǎo)結(jié)晶的作用。本發(fā)明中，硅鈣渣無需脫堿、烘干，晾曬、破碎均化后，以3～7％的重量百分比摻配到生料中，進行干法窯燒制成水泥熟料，可提高熟料產(chǎn)量200～320噸/天，綜合能耗降低7～10％。燒制的水泥熟料均達到標準要求，可以應(yīng)用于制備建筑材料。本發(fā)明工藝簡單，節(jié)能、提產(chǎn)效果明顯，易于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，也解決了粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的副產(chǎn)物-硅鈣渣易污染環(huán)境的難題。
【專利說明】硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑的用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅鈣渣的新用途，尤其涉及硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑應(yīng)用于水泥熟 料燒制的用途，屬于硅鈣渣在水泥熟料燒制中的應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為主要的建筑材料，水泥混凝土在國民經(jīng)濟中占有重要的位置。水泥生產(chǎn)中消 耗的煤占全國年產(chǎn)煤量的8. 5%以上，生產(chǎn)過程中排放的C02、S03、N0x、粉塵等已對環(huán)境造成 巨大的污染，特別是中國大面積、長時間的霧霾天氣，與高能耗燃煤型水泥行業(yè)密不可分。 高能耗、高污染的水泥生產(chǎn)方式將被淘汰。水泥生產(chǎn)技術(shù)革新，開發(fā)節(jié)能減排、低環(huán)境負荷 的水泥生產(chǎn)技術(shù)，降低水泥生產(chǎn)能耗，已勢在必行。
[0003] 采用在生料中添加礦化劑或助燒劑是提高水泥熟料產(chǎn)量和質(zhì)量、降低水泥生產(chǎn)熱 耗的常用方法。這些助燒劑一般為氟化物、硫化物（或硫酸鹽）或其復(fù)合物，其原理是降低 液相形成和熟料燒成溫度，促進水泥熟料礦物的形成，但會造成預(yù)分解系統(tǒng)結(jié)皮、堵塞，也 會對設(shè)備造成侵蝕、損害。隨著預(yù)分解窯生產(chǎn)方式逐漸成為主要的水泥生產(chǎn)方式，這種傳統(tǒng) 的水泥助燒劑已不能適應(yīng)生產(chǎn)要求。
[0004] 硅鈣渣作為預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，每生產(chǎn)1 噸A120 3的同時，伴隨產(chǎn)生2. 2?2. 5噸的主要成分為β -C2s的硅鈣渣，并且其中含有2? 3. 5%的可溶性堿Na20,這就致使其具有很強的污染性，特別是對土壤和地下水的污染極其 嚴重。如何能有效利用硅鈣渣成為高鋁粉煤灰提鋁產(chǎn)業(yè)亟需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑應(yīng)用于水泥熟料的 燒制，可節(jié)約能耗、提高產(chǎn)量，不僅解決現(xiàn)有水泥生產(chǎn)方式中能耗高、污染高，產(chǎn)率低的問 題，而且有效利用硅鈣渣，避免污染環(huán)境。
[0006] 本發(fā)明所述硅鈣渣含有β -C2S，還含有C3A、Na20或Fe20 3中的一種或多種。
[0007] 優(yōu)選的，所述硅鈣渣為預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)產(chǎn)生的副產(chǎn) 物。
[0008] 本發(fā)明所述硅鈣渣（烘干后）的化學(xué)成分，按重量百分比計：Si02，15?28%;Ca0， 40 ?53% ;A1203, 4 ?9% ;Na20,2 ?4. 5% ;Fe203, 1. 5 ?4%。
[0009] 所述硅鈣渣的礦物成分，按重量百分比計：β _C2S(Ca2Si04)，45?65% ;鈣鋁榴石 (3Ca0 ·Α1203 .xSi02)，15 ?20% ;方解石（CaC03)，10 ?15% ;C3A(3Ca0 ·Α1203)，5 ?10%。
[0010] 由于硅鈣渣的主要礦物成分為β -C2S，而β -c2s正是水泥熟料中的一種主要成 分，也是燒成熟料過程中形成c3s的必經(jīng)中間產(chǎn)物。因而，將硅鈣渣作為一種水泥熟料助燒 齊IJ，可降低水泥熟料的燒成熱耗，提高熟料產(chǎn)量，同時還能使硅鈣渣得到有效處理，避免造 成污染。
[0011] 硅鈣渣作為一種節(jié)能、提產(chǎn)的水泥熟料助燒劑，其作用機理為：
[0012] (1)硅鈣渣中的Na20、Fe203可有效的降低液相出現(xiàn)溫度，在相同溫度下提高液相 量；液相量的增加促使離子遷移速率增加，改善了生料的易燒性，促進了熟料的燒成。
[0013] (2)硅鈣渣能夠起到誘導(dǎo)結(jié)晶的作用。由于硅鈣渣中含有大量的β -以和C3A，其 作為晶種，顯著的降低了 P-C2S和C3A的晶核形成勢能，在液相中誘導(dǎo)生成了大量的i3_C2S 和C3A晶體；β _C2S的大量出現(xiàn)和液相量的增加可顯著提1? β _C2S+CaO - C3S反應(yīng)的進行， 即C3S可大量形成。
[0014] 硅鈣渣中含有一定量的堿，少量的堿雖然能夠促進熟料的燒成，但在熟料燒制過 程中，如果生料中的堿含量過高，通過循環(huán)富集在預(yù)熱器卸料錐體或筒壁內(nèi)，易形成結(jié)皮， 嚴重時會堵塞卸料管，影響窯的正常生產(chǎn)。在熟料燒制過程中，過多的Na 20會取代CaO形 成含堿化合物，析出CaO,使C2S難以再吸收CaO形成C3S，并增加熟料中的f-CaO含量，使熟 料質(zhì)量下降。因而硅鈣渣作為熟料助燒劑在生料中的配入量，按重量百分比計，在3?7% 左右。
[0015] 本發(fā)明提供了一種水泥熟料的燒制方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將硅鈣渣自然晾曬；
[0017] (2)將步驟（1)晾曬的硅鈣渣破碎均化；
[0018] (3)在生料中配入硅鈣渣；
[0019] ⑷將步驟⑶配好的生料進行粉磨；
[0020] (5)燒制，即得。
[0021] 優(yōu)選的，步驟（1)中硅鈣渣晾曬至水分含量降低至30%以下；
[0022] 優(yōu)選的，步驟（3)中根據(jù)其它原料成分及三率值，在生料中配入一定重量百分比 的硅鈣渣；優(yōu)選的，在生料中配入按重量百分比計3?7%的硅鈣渣；最優(yōu)選的，生料中配入 按重量百分比計5%的硅鈣渣；
[0023] 優(yōu)選的，步驟（5)采用干法窯燒制成水泥熟料。
[0024] 本發(fā)明還提供了所述的燒制方法燒制成的水泥熟料。
[0025] 本發(fā)明還提供了所述水泥熟料在制備建筑材料中的應(yīng)用。
[0026] 本發(fā)明采用硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑，在日產(chǎn)5000噸干法水泥窯燒制水泥熟 料。煅燒過程中原料的易燒性得到顯著改善，喂料量增加了 15-20噸/小時，對應(yīng)的熟料產(chǎn) 量增加了 10-13噸/小時，可提高熟料產(chǎn)量200?320噸/天；頭煤量降低了 2噸/小時； 出窯熟料f-CaO直接由原來的控制結(jié)果1. 8轉(zhuǎn)變?yōu)?. 6左右；綜合能耗降低7?10%。
[0027] 燒制的水泥熟料分解率達到92-94 % ;3天強度為29-3 IMPa ; 28天強度為 54-60MPa ;均達到標準要求，可以應(yīng)用于制備建筑材料。
[0028] 本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
[0029] (1)本發(fā)明以硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑，節(jié)能效果明顯，可以顯著的提高熟料產(chǎn) 量，降低綜合能耗。
[0030] (2)本發(fā)明工藝簡單，不需對硅鈣渣進行脫堿、烘干等處理，也不需對現(xiàn)有干法水 泥熟料系統(tǒng)進行改造，只需增加一套配料系統(tǒng)即可，易于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
[0031] (3)本發(fā)明使硅鈣渣得到高效利用，也解決了粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)的副產(chǎn)物一 硅鈣渣易污染環(huán)境的難題，促進其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施方案來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述 而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形 式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0033] 實施例1硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑用于水泥熟料的燒制
[0034] 1、實驗材料
[0035] 石灰石、硅廢石、鐵礦石粉和粉煤灰；
[0036] 硅鈣渣，其主要化學(xué)成分如表1所示。
[0037] 表1硅鈣渣（烘干后）主要化學(xué)成分表
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑的應(yīng)用。
2. 按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述硅鈣渣中含有β _C2S。
3. 按照權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：按重量百分比計，硅鈣渣中i3-C2S的含量 為45?65%。
4. 按照權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：所述硅鈣渣中含有C3A、Na20或Fe20 3中的 一種或多種。
5. 按照權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于：按重量百分比計，所述硅鈣渣中C3A的含 量為5?10% ;Na20的含量為2?4. 5% ;Fe203的含量為L 5?4%。
6. -種水泥熟料的燒制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將硅鈣漁自然晾曬； (2) 將步驟（1)晾曬的硅鈣渣破碎均化； (3) 在生料中配入硅鈣渣； (4) 將步驟（3)配好的生料進行粉磨； (5) 燒制，即得。
7. 按照權(quán)利要求6所述的燒制方法，其特征在于：步驟（1)中硅鈣渣晾曬至水分含量 降低至30%以下。
8. 按照權(quán)利要求6所述的燒制方法，其特征在于：按重量百分比計，步驟（3)中在生料 中配入3?7%的硅鈣渣；優(yōu)選的，在生料中配入5%的硅鈣渣；步驟（5)中采用干法窯燒 制。
9. 權(quán)利要求6-8任何一項所述燒制方法燒制成的水泥熟料。
10. 權(quán)利要求9所述水泥熟料在制備建筑材料中的應(yīng)用。
【文檔編號】C04B7/42GK104119009SQ201410306740
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】楊志杰, 孫俊民, 苗瑞平, 張戰(zhàn)軍 申請人:大唐國際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開發(fā)利用研發(fā)中心