以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法，將生料按質(zhì)量組成將石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出等處理工藝后得到的低鋁石煤提釩渣3-16%、硝酸磷肥渣76-79%、其他各種鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料7-20%混合后粉磨至粒度小于0.074mm，于1350-1450℃進(jìn)行燒成反應(yīng)，驟冷得抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。用本發(fā)明的方法制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料，原料均為工業(yè)廢渣，不僅成本較低，而且有利于降低環(huán)境負(fù)荷，同時(shí)該方法中，鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料的適應(yīng)性廣，來源多樣，可充分利用各種含鋁、含鐵的廢棄物。
【專利說明】以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備硅酸鹽水泥熟料領(lǐng)域，具體為一種以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石煤是一種黑色含碳的頁巖，既是一種劣質(zhì)無煙煤，也是一種低品位多金屬氧化物共生礦，含有釩、鎳、鑰、銅等有價(jià)金屬元素。從石煤中提取釩已成為獲取釩資源的重要途徑，我國石煤中五氧化二釩的含量大部分在0.3-1.0%之間。提取石煤中的釩，不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣，這些石煤提釩渣基本都是采用堆放的方式進(jìn)行處理，造成很大的環(huán)境負(fù)荷，同時(shí)也形成嚴(yán)重的安全隱患。不同的石煤提釩廠具有不同的生產(chǎn)方法和工藝，因此產(chǎn)生的石煤提釩渣在化學(xué)組成與性質(zhì)方面具有一定的差異，這種差異將導(dǎo)致不同石煤提釩渣的利用也存在一定的區(qū)別，也就不能籠統(tǒng)將所有石煤提釩渣放在一起處理利用，所以不同的石煤提釩渣需要尋找不同的方法來處理和利用。
[0003]石煤提釩渣主要成分是氧化硅，因此可以作為硅質(zhì)原料和校正料燒制水泥熟料。在現(xiàn)有技術(shù)中，專利(申請(qǐng)?zhí)?00910044487.2)發(fā)明了一種以鉛鋅尾礦與石煤提釩渣或石煤為主要原料制備普通硅酸鹽水泥熟料的方法，該方法采用的石煤提釩渣中Al203、Fe203含量較高(分別為12.12%和5.35%)。石煤提釩渣、鉛鋅尾礦(含CaO)，再輔以外加的氧化鋁和鐵粉等，可以燒制普通的硅酸鹽水泥熟料。專利(申請(qǐng)?zhí)?01110229225.0)發(fā)明了利用釩渣制備低堿水泥熟料，主要特點(diǎn)是以低堿石灰石為主要組分(70-85%)，輔以鈉化焙燒水浸煉釩產(chǎn)生的廢渣為硅質(zhì)校正料、低含堿量的煤矸石、鋼渣等為原料，燒制成了含堿量低于0.55%的水泥熟料。專利(申請(qǐng)?zhí)?01210174439.7)發(fā)明了一種提釩尾渣制備普通硅酸鹽水泥熟料的方法，主要原料為石灰石、提釩`尾渣、鐵質(zhì)校正料和鋁質(zhì)校正料，特點(diǎn)就在于鋁質(zhì)、鐵質(zhì)校正料采用的是工業(yè)尾渣或廢料制備普通硅酸鹽水泥熟料。
[0004]抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料與普通硅酸鹽水泥熟料之間存在較大差異，抗硫酸鹽水泥熟料是指以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有抵抗中等或較高濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，分為中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥和高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥?？沽蛩猁}水泥的最大特點(diǎn)是水泥中鋁酸三鈣的含量要求小于等于5% (中抗)或3% (高抗)，硅酸三鈣的含量要求小于等于55% (中抗)或50% (高抗)。而硝酸磷肥渣是在生產(chǎn)硝酸磷肥的過程中產(chǎn)生的以碳酸鈣為主要組成的工業(yè)廢渣，其中碳酸鈣的含量一般為90-98%，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量約為1-3%，P2O5含量小于2%。但目前尚未見以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法。[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:一種以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法，按質(zhì)量組成將低鋁石煤提釩渣3-16%、硝酸磷肥渣76-79%、鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料7-20%混合后粉磨成一定粒徑的混合生料，將所述混合生料放入回轉(zhuǎn)窯中于1350-1450°C進(jìn)行燒成反應(yīng)，驟冷得抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。
[0007]進(jìn)一步地，所述混合生料中主要氧化物含量分別為:CaO 64-67%, SiO2 21-25%,Al2O3 4_6%，F(xiàn)e2O3 5_8%。
[0008]作為優(yōu)選，所述低鋁石煤提釩渣為石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出等工藝，提取出其中的釩等金屬之后，殘留下的以氧化硅為主要組分的固體低鋁廢渣，其主要成分為SiO2且含量> 90%，由于該工藝可以充分破壞石煤中各礦物的結(jié)構(gòu)，使釩等金屬離子得以被高效提取出來，與其他石煤提釩工藝相比，殘留在提釩渣中的金屬元素含量很低(Al2O3 < 3%，F(xiàn)e2O3 < 2%，MgO < 1%)，這種低鋁釩渣才能符合本發(fā)明的要求，才能制備出高性能的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。
[0009]作為優(yōu)選，所述硝酸磷肥渣中碳酸鈣的含量為90-98%。
[0010]作為優(yōu)選,所述招質(zhì)原料中Al2O3含量> 15%。
[0011]作為優(yōu)選，所述鐵質(zhì)原料中Fe2O3含量> 45%。
[0012]作為優(yōu)選，所述粒徑為小于0.074_。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣均為工業(yè)固體廢棄物，用之生產(chǎn)水泥，可以實(shí)現(xiàn)廢渣的綜合利用，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和安全效益；(2)低鋁石煤提釩渣中鋁含量很低，硝酸磷肥渣中基本不含鋁，因此作為硅質(zhì)和鈣質(zhì)原料使用時(shí)，對(duì)于其他鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料的適應(yīng)性廣，只要符合Al2O3含量> 15%的鋁質(zhì)原料、Fe2O3含量> 45%的鐵質(zhì)原料即可使用，易與其他各種鋁質(zhì)鐵質(zhì)原料在較大比例范圍內(nèi)相配合，有助于燒制鋁酸三鈣含量較低的高、中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料；(3)優(yōu)選的原料配比得到的混合生料中主要氧化物的含量也是最佳的，最佳的氧化物含量可最終煅燒得到符合要求且性能優(yōu)越的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料；(4)低鋁石煤提釩渣為石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出等工藝后得到的，所以這樣的低鋁釩渣其二氧化硅和金屬含量滿足制備高性能抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的要求，而且這種渣結(jié)構(gòu)較為疏松、孔隙率較高，而硝酸磷肥渣是化學(xué)反應(yīng)形成的，原始顆粒粒度較小，因此兩者混合作為水泥生產(chǎn)原料，具有易磨性好的特點(diǎn)，可降低生料粉磨成本，在粉磨至小于0.074mm的粒徑下，可使生料的混合度更高、相互接觸的效果更好，這樣就大大提高了活性，使得后續(xù)煅燒溫度可以降低，最終不僅得到合格的高性能抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料，而且也使水泥熟料生產(chǎn)成本大大降低。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明為以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法，按質(zhì)量組成將低鋁石煤提釩渣3-16%、硝酸磷肥渣76-79%、鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料7-20%混合后粉磨成一定粒徑的混合生料，將所述混合生料放入回轉(zhuǎn)窯中于1350-1450°C進(jìn)行燒成反應(yīng)，驟冷得抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。該方法采用的一主要原料低鋁石煤提釩渣為石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出等工藝后得到的低鋁廢渣，經(jīng)該工藝得到的石煤提釩渣不僅鋁含量很低，化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)也符合本發(fā)明要求，而且結(jié)構(gòu)較為疏松、孔隙率較高，使得與其他原料接觸更加充分、活性更好，這樣就使得后續(xù)煅燒時(shí)可以大大降低煅燒溫度節(jié)約成本，同時(shí)使得煅燒時(shí)化學(xué)反應(yīng)更加充分最終得到性能優(yōu)越的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥；該方法采用的另一主要原料硝酸磷肥渣是化學(xué)反應(yīng)形成的，且其中碳酸鈣的含量很高，其化學(xué)組成符合本發(fā)明制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥的要求，而不采用石灰石來當(dāng)原料，這就大大節(jié)約了資源，充分利用了工業(yè)廢渣，變廢為寶，增加了經(jīng)濟(jì)效益，減少了環(huán)境污染，同時(shí)硝酸磷肥渣原始顆粒粒度較小，能夠很好的與結(jié)構(gòu)較為疏松、孔隙率較高的低鋁石煤提釩渣相結(jié)合，提高了混合生料的活性，具有易磨性好的特點(diǎn)，不僅降低了粉磨成本而且也降低了煅燒成本，還能得到性能優(yōu)越的抗硫酸鹽硅酸鹽水泥；該方法原料采用的低鋁石煤提釩渣中鋁含量很低，硝酸磷肥渣中基本不含鋁，因此低鋁石煤提釩渣作為硅質(zhì)和硝酸磷肥渣作為鈣質(zhì)原料使用時(shí)，對(duì)于其他鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料的適應(yīng)性就很廣了，只要符合Al2O3含量> 15%的鋁質(zhì)原料、Fe2O3含量> 45%的鐵質(zhì)原料即可使用，易與其他各種鋁質(zhì)鐵質(zhì)原料在較大比例范圍內(nèi)相配合，而且混合生料主要氧化物的含量也是最佳的，這樣更加有助于燒制鋁酸三鈣含量較低的高、中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。
[0016]實(shí)施例1:
使用石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出等工藝后得到的低鋁石煤提釩渣為硅質(zhì)原料、硝酸磷肥渣為鈣質(zhì)原料、Al2O3含量約65%的礬土礦為鋁質(zhì)原料、Fe2O3含量約75%的鐵礦石為鐵質(zhì)原料進(jìn)行高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料燒制。各原料主要組成見表
I。取破碎后的低鋁石煤提釩渣14.2%、硝酸磷肥渣77.3%、鋁礬土 3.9%、鐵礦石4.6%，將各原料按比例混合均勻后，在球磨機(jī)中進(jìn)行粉磨與均化，磨至粒度小于0.074mm。得到的生料粉入窯進(jìn)行1350-1450°C煅燒，燒成后強(qiáng)制風(fēng)冷，制得抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。熟料的化學(xué)成分與礦物組成見表2。隨后，按抗硫酸鹽硅酸鹽熟料97%、二水石膏3%的比例進(jìn)行配比研磨制成水泥(配比之后熟料中的各礦物組成含量將略有降低)，繼而進(jìn)行水泥的各項(xiàng)物理性能測(cè)試，結(jié)果見表3。水泥中C3S含量小于50%、C3A含量小于3%，強(qiáng)度達(dá)到52.5水泥標(biāo)準(zhǔn)。從檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國標(biāo)GB748-2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》中的高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0017]表1實(shí)施例1的各原料組要化學(xué)成分(wt%)
【權(quán)利要求】
1.一種以低鋁石煤提釩渣和硝酸磷肥渣為主要原料制備抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料的方法，其特征在于:按質(zhì)量組成將低鋁石煤提釩渣3-16%、硝酸磷肥渣76-79%、鋁質(zhì)和鐵質(zhì)原料7-20%混合后粉磨成一定粒徑的混合生料，將所述混合生料放入回轉(zhuǎn)窯中于1350-1450°C進(jìn)行燒成反應(yīng)，驟冷得抗硫酸鹽硅酸鹽水泥熟料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述混合生料中主要氧化物含量分別為:CaO 64-67%, SiO2 21-25%，Al2O3 4-6%, Fe2O3 5-8%?
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述低鋁石煤提釩渣為石煤經(jīng)沸騰爐脫碳焙燒、回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒、酸法浸出處理工藝后得到的低鋁廢渣，其主要成分為SiO2且含量> 90%，金屬元素含量 Al2O3 < 3%, Fe2O3 < 2%, MgO < 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述硝酸磷肥渣中碳酸鈣的含量為90-98%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述鋁質(zhì)原料中Al2O3含量>15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述鐵質(zhì)原料中Fe2O3含量>45%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法，其特征在于:所述粒徑為小于0.074mm。
【文檔編號(hào)】C04B7/43GK103601383SQ201310605459
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉琨, 歐樂明, 馮其明, 張國范, 盧毅屏 申請(qǐng)人:中南大學(xué)