用立窯廠處理磷石膏制特種硬石膏熟渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用磷石膏制特種硬石膏熟渣的方法，特別是涉及一種用立窯廠處理磷石膏制特種硬石膏熟渣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏為磷化工制磷酸或磷肥排放的廢渣，主要成份是以石膏為主的硫酸鹽，含量達(dá)78?96%，其次是含有4?22%的石英質(zhì)S12、可溶性的磷酸鹽和氟磷酸鹽及不可溶性的磷酸鹽、氟磷酸鹽和硅鋁酸鹽礦物，并含有少量的有害的重金屬元素如鈷、鍶、鉛、鎘等。
[0003]新排放的磷石膏為散粒狀物料，棄置堆存易揚(yáng)塵，但在有適量水分作用下可緩慢的石膏重結(jié)晶粘結(jié)為堅硬的塊狀物。大量棄置的磷石膏客觀上對環(huán)境及地下水和土壤造成了較嚴(yán)重的污染和破壞。
[0004]當(dāng)前，磷石膏的研究和應(yīng)用主要集中在四個方面，其一，是將磷石膏加石灰改性，即加石灰中和固化其中的可溶性磷酸鹽和氟磷酸鹽，取代天然石膏用作水泥生產(chǎn)的緩凝劑，但應(yīng)用效果客觀上不太理想，實(shí)際消耗量很有限；其二，是將磷石膏熱處理轉(zhuǎn)化為半水石膏或半水石膏和可溶性無水石膏的復(fù)合物，即250?500°C低溫?zé)崽幚斫ㄖ喾?，用于生產(chǎn)石膏粉及石膏板、石膏砌塊等制品，但因磷石膏品位、顏色遠(yuǎn)不如天然石膏，且含有一定量的有害元素和有害雜質(zhì)，加之建筑石膏制品耐水差，其實(shí)際應(yīng)用消耗量尚有限；其三，是將磷石膏和石灰和煤渣、粉煤灰混合壓制經(jīng)養(yǎng)護(hù)制磚，但因有害雜質(zhì)和有害元素的影響及需經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)工藝才能較好的保證磚類制品的體積穩(wěn)定性，其推廣應(yīng)用不理想；其四，是制硫酸副產(chǎn)水泥，因投資大、硫酸品位偏低、經(jīng)濟(jì)性較差，且二次污染大，導(dǎo)致推廣應(yīng)用受阻。
[0005]因此，迫切需要一種全新的技術(shù)方法，以相對合理的礦物組成的產(chǎn)品開拓市場途徑，實(shí)現(xiàn)磷石膏的資源化利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用磷石膏制特種硬石膏熟渣的方法，該方法可簡單地利用立窯生產(chǎn)線工藝裝備，產(chǎn)品用途廣，且有較高附加值，成本較低，經(jīng)濟(jì)而環(huán)保。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:用立窯廠處理磷石膏制特種硬石膏熟渣的方法，包括以下步驟:
(1)備料:將散粒狀磷石膏入配料倉，若為結(jié)塊磷石膏則破碎至粒徑<40_入配料倉；石煤破碎至粒徑< 40_入配料倉；廢石渣入配料倉；
(2)配料和均化:將磷石膏、石煤和廢石渣按質(zhì)量比為磷石膏48?75%:石煤10?25%:廢石渣15?45%的比例實(shí)行配料，各物料比例合計為100%，具體工藝是:
先將塊粒狀的物料石煤、廢石渣按預(yù)定質(zhì)量比實(shí)行第一級配料，經(jīng)粉磨制成80 μπι篩余< 30%的粉料，再將粉料與含水的微細(xì)顆粒的磷石膏按預(yù)定質(zhì)量比實(shí)行第二級配料，然后經(jīng)連續(xù)輾壓混合裝置輥混均化為塑性物料；
或?qū)K粒狀的物料磷石膏、石煤和廢石渣按預(yù)定質(zhì)量比實(shí)行配料，經(jīng)生料磨一起混合粉磨制成80 μ m篩余< 30%的粉料；
(3)成型:將步驟(2)所得的塑性物料采用成型機(jī)成型為直徑3?30mm的棒狀物料，或?qū)⒉襟E(2)所得的粉料采用成球盤成型為粒徑3?30mm的球狀物料；
(4)煅燒:將步驟(3)所得的棒狀物料或球狀物料送入立窯內(nèi)，經(jīng)1000°C?1350°C、15?60分鐘煅燒，即制成特種硬石膏熟渣。
[0008]進(jìn)一步，所得的特種硬石膏熟渣直接粉磨、或按常規(guī)立窯粉磨工藝配入如水淬礦渣、磷渣、粉煤灰、硅渣、減水劑等其它材料中的一種或幾種一起混合粉磨至80 μπι篩余(12%的粉料，即制成特種硬石膏膠凝材料。
[0009]進(jìn)一步，所述的石煤為我國分布面廣、儲存量大的含碳的硅鋁酸鹽塊狀礦物。
[0010]進(jìn)一步，所述的石煤可部分或全部用含有機(jī)質(zhì)的廢棄物和/或燃煤替代。
[0011]進(jìn)一步，所述的廢石渣為石灰石礦山開采棄置的含泥的石肩。
[0012]進(jìn)一步，所述的廢石渣可部分或全部用電石渣和/或廢棄混凝土和/或大理石加工肩泥和/或石灰渣和/或石灰石替代。
[0013]本發(fā)明步驟(2)中，以質(zhì)量比48?75%的磷石膏提供適宜數(shù)量的硫酸鈣以形成適量的不可溶性硬石膏及硫鋁酸鈣和硫鐵酸鈣，并提供必要的適量的磷、氟元素作為助燒劑；以10?25%的石煤提供煅燒所需熱量及可供熱分解活化反應(yīng)的硅鋁酸鹽礦物；以15?45%的廢石渣提供化合反應(yīng)所需的適量的氧化鈣及硬石膏激發(fā)劑。
[0014]本發(fā)明所得的特種硬石膏熟渣的主要水化活性礦物為不可溶性硬石膏和硅酸二鈣、氧化鈣、硫鋁酸鈣、硫鐵酸鈣，其組成與材料特性不同于硅酸鹽熟料或硫鋁酸鹽及硫鐵酸鹽熟料，亦不同于普通硬石膏，為特種熟料。這種熟渣可直接供應(yīng)粉磨站、水泥廠、建筑砂漿廠等企業(yè)生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥、早強(qiáng)快硬水泥、膨脹劑、砌筑水泥或砌筑灰、建筑砂漿等。
[0015]本發(fā)明所得的特種硬石膏膠凝材料，其礦物組成及膠凝特性有異于硅酸鹽膠凝材料、普通硬石膏膠凝材料、硫鋁酸鹽及硫鐵酸鹽膠凝材料?？晒?yīng)商品混凝土攪拌站、水泥廠或建筑工地及建材制品廠。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)原理:
(1)針對磷石膏的主要礦物為硫酸鈣、磷酸鹽和氟磷酸鹽及硅鋁酸鹽礦物的特點(diǎn)，將磷石膏和石煤、廢石渣配料，低溫煅燒制成用途廣且市場需求量大、主要水化活性礦物為硫酸鈣、硅酸二鈣、硫鋁酸鈣、硫鐵酸鈣礦物的特種硬石膏熟渣和特種硬石膏膠凝材料；
(2)利用立窯生產(chǎn)線工藝裝備可有效煅燒顆粒狀物料，通過調(diào)整配料和外加煤及加料與卸料速度即可有效控制窯內(nèi)高溫段煅燒溫度和高溫段煅燒時間、及可采用劣質(zhì)燃料且環(huán)保相對易于處理的特點(diǎn)，并可對含濕細(xì)顆粒磷石膏采用二級配料、干濕物料輾混均化，(可節(jié)省大量的烘干能耗和粉磨能耗)，并以石煤及其替代物含有機(jī)質(zhì)的廢棄物配料既提供熱能又提供形成活性礦物所需的化學(xué)成份，以降低廢棄物的利用成本；
(3)利用磷石膏同時含磷、氟等元素礦物作為煅燒的助燒劑，實(shí)施低溫煅燒(立窯物料正常煅燒溫度為1450°C)，以降低燒成溫度節(jié)省燒成能耗，同時，以磷等穩(wěn)定并活化C2S大幅提高其水化活性，提高活性渣的燒成質(zhì)量；
(4)控制(1000?1350°C)的低溫煅燒，使活性渣易磨性好，以降低活性渣粉等的生產(chǎn)粉磨能耗。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
(1)可充分利用含濕的新鮮磷石膏和堆存或棄置的結(jié)塊磷石膏，利于保護(hù)社會生態(tài)環(huán)境及自然環(huán)境；
(2)為立窯水泥企業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供一種可行的方案，利于盤活社會存量資產(chǎn)，提供就業(yè)機(jī)會；
(3)充分利用磷石膏、廢石肩及石煤廢棄物生產(chǎn)市場需求量大的特種硬石膏熟渣或特種硬石膏膠凝材料，可大量節(jié)省水泥生產(chǎn)對不可再生的優(yōu)質(zhì)石灰石、粘土頁巖及石膏、燃煤資源的過度開采和消耗。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例1
用某剛停窯尚未斷電待拆的Φ3Χ8πι立窯水泥生產(chǎn)線工藝裝備，處理磷石膏制取特種硬石膏熟渣的方法，包括以下步驟:
(1)備料:取廢渣壩上堆存結(jié)塊的磷石膏，破碎至粒徑<30mm入庫；選取當(dāng)?shù)亻_采的石煤破碎至粒徑< 30_入庫；取碎石場棄置的廢石渣入庫；
(2)配料和均化:將磷石膏、石煤和廢石渣按質(zhì)量比為磷石膏51%:石煤17%:廢石渣32%的比例實(shí)行微機(jī)配料，連續(xù)送入生料球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)，混合粉磨制成80 μ m篩余15%的廢棄物粉料，送入生料粉庫，再送至窯上的成球盤系統(tǒng)；
(3)成型:利用成球盤成型為粒徑5?12_的球狀物料；
(4)煅燒:將球狀物料布入立窯內(nèi)，經(jīng)1000°C?1280°C、30分鐘煅燒，即制成特種硬石膏熟渣。
[0020]取制成的特種硬石膏熟渣進(jìn)行衍射分析、顯微電鏡觀測及化學(xué)分析，主要礦物為不可溶性硫酸鈣、硅酸二鈣、硫鋁酸鈣、硫鐵酸鈣等有良好水化活性的礦物。
[0021]所得的特種硬石膏熟渣供應(yīng)某粉磨站，該粉磨站根據(jù)實(shí)驗室的小磨試驗結(jié)果，以此熟渣替代全部石膏和部分熟料和全部水淬礦渣，用戶反饋比用礦渣強(qiáng)度高12.1%。
[0022]所得的特種硬石膏熟渣用水泥磨球磨機(jī)系統(tǒng)直接粉磨成細(xì)度80 μ m篩余5%的粉料，即制成特種硬石膏膠凝材料。
[0023]所得的特種硬石膏膠凝材料以立窯廠實(shí)驗室設(shè)備進(jìn)行物檢，指標(biāo)為:安定性合格，初凝時間2:13、終凝時間2:58，3天抗壓強(qiáng)度23.4MPa、抗折強(qiáng)度4.7MPa，28天抗壓強(qiáng)度34.7MPa、抗折強(qiáng)度6.5MPa。試驗所得硬石膏膠凝材料分別供應(yīng)水泥粉磨站和建筑工地應(yīng)用，供應(yīng)某粉磨站直接作為生產(chǎn)水泥摻合粉料，供應(yīng)某建筑工地作為砌筑水泥，用戶的反饋意見一致:和易性好，不開裂，強(qiáng)度好。
[0024]實(shí)施例2
用某Φ 2.8X7.8m立窯水泥生產(chǎn)線工藝裝備，臨時增設(shè)二個濕渣配料倉和一臺輾混機(jī)和一臺擠出成型機(jī)，處理磷石膏制取特種硬石膏熟渣的方法，包括以下步驟:
(I)備料:取含濕的新鮮磷石膏(含水率為20.7%)入濕渣配料倉；選取當(dāng)?shù)亻_采的石煤破碎至粒徑< 30_入庫；取碎石場棄置的廢石渣入庫； (2)配料和均化:將磷石膏、石煤和廢石渣按質(zhì)量比為磷石膏70%:石煤10%:電石渣20%的比例實(shí)行微機(jī)配料，具體工藝是:
先將塊粒狀的物料石煤、廢石渣按預(yù)定質(zhì)量比實(shí)行第一級配料，經(jīng)粉磨制成80 μπι篩余18%的粉料，再將粉料與含水的微細(xì)顆粒的新鮮磷石膏按預(yù)定質(zhì)量比實(shí)行第二級微機(jī)配料，再經(jīng)連續(xù)輾壓混合裝置輥混均化為塑性物料；
(3)成型:將均化的塑性物料利用滾輪擠出成型機(jī)成型為直徑20mm的棒狀物料；
(4)煅燒:將棒狀物料布入立窯內(nèi)，經(jīng)1080°C?1280°C、25分鐘煅燒，即制成特種硬石膏熟渣。
[0025]取制成的特種硬石膏熟渣進(jìn)行衍射分析、顯微電鏡觀測及化學(xué)分析，主要礦物為硫酸鈣、硅酸二鈣、硫鋁酸鈣、硫鐵酸鈣等有良好水化活性的礦物。
[0026]所得的特種硬石膏熟渣供應(yīng)某粉磨站，該粉磨站根據(jù)實(shí)驗室的小磨試驗