[发明专利]一种生产硫铝酸盐水泥的方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥技术领域，特别涉及利用工业废弃物磷石膏生产硫铝酸盐水泥的方法。

背景技术

磷石膏是湿法生产磷酸过程中排放的工业废渣，目前全世界的磷石膏堆存量已达10亿吨之多，我国已经超过3亿吨。磷石膏的资源化利用最初局限于天然石膏的应用领域，主要用于生产石膏胶凝材料、水泥缓凝剂以及制硫酸联产水泥。然而，磷石膏中杂质对材料性能产生不利影响，即使经过预处理，仍不能完全消除；利用磷石膏制硫酸联产水泥过程中磷石膏难以完全分解，这些问题导致磷石膏利用受限，只能进行堆放，不仅占用大量土地，对生态环境造成严重污染。

磷石膏的主要成分为二水硫酸钙，还含有少量磷、氟等杂质，可作为硫铝酸盐水泥生产的原材料。硫铝酸盐水泥的主要矿物为硫铝酸钙和硅酸二钙，硫铝酸钙水化较快，主要提供早期强度，硅酸二钙水化相对缓慢，有利于水泥后期强度发展。该水泥的煅烧温度比普通硅酸盐水泥低150~200℃，而且煅烧过程中二氧化碳排放低，是典型的节能环保型水泥，具有低碱度、高早强、微膨胀、耐侵蚀等特点，目前已经生产出快硬、高强、膨胀、自应力、低碱五种硫铝酸盐水泥，被广泛应用于建材行业。

通常，硫铝酸盐水泥生产要求铝矾土的品位较高，Al₂O₃含量需大于55%，不仅生产成本增加，而且原材料也受到限制，以致国内硫铝酸盐水泥的年产量并不高，难以满足不断增加的市场需求。目前，一种提高硅酸二钙含量、降低硫铝酸钙含量的贝利特-硫铝酸盐水泥引起广泛关注，该水泥降低了含铝材料的配入量。采用磷石膏生产普通硫铝酸盐水泥，磷石膏用量仅占生料比例10%左右，而如果生产贝利特-硫铝酸盐水泥，磷石膏用量还要降低，无法实现磷石膏资源化利用。

发明内容

针对现有硫铝酸盐水泥的生产问题, 本发明提供一种利用磷石膏部分分解生产硫铝酸盐水泥的制备方法，以提高磷石膏的利用率，实现磷石膏的资源化利用，降低生产成本，满足市场需要。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种生产硫铝酸盐水泥的方法，其特征在于，制备时，在生料中加入焦炭促进磷石膏中部分硫酸钙的分解反应，使得参与分解反应的硫酸钙分解生成氧化钙代替部分石灰石，未分解的磷石膏作为水泥熟料矿物中硫铝酸钙形成的硫酸盐组分。将烧制的水泥熟料外掺天然二水石膏，配制成硫铝酸盐水泥。

具体地说，本发明由以下优化的生产步骤组成：

a．水泥生料的制备：

按照如下质量份进行配料：石灰石30-60份、磷石膏25-55份、低品位矾土15-45份；再加入焦炭，焦炭的用量按与配料中磷石膏含CaSO₄的量进行计算，即C：CaSO₄的摩尔比为0.1-1.0；再将各组分粉磨混匀至细度为100-200目，得到水泥生料；

b．水泥熟料的制备：

将步骤a制备的生料置于回转窑内进行煅烧，煅烧温度为1250~1300℃，煅烧时间为30min，得到水泥熟料；

c．水泥的制备：

向步骤b烧成的水泥熟料中掺入5%的天然二水石膏，混合均匀后，经球磨机粉磨至比表面积为300～450m²/Kg，制成水泥成品。

所述步骤a中，本申请采用的低品位矾土是指其中Al₂O₃的质量分数为48%的矾土。

其中，作为参数的优选，a步骤中优选按照质量分数为：石灰石32-55份、磷石膏25-50份、低品位矾土18-30份进行配料，焦炭的用量按C：CaSO₄的摩尔比为0.5-1.0进行投料，可以使其效果更好。所述步骤a中，焦炭的用量可以进一步优选按C：CaSO₄的摩尔比为0.5进行投料，以提高效果。

本发明中通过调整水泥生料配料方式、控制水泥熟料煅烧温度，将磷石膏部分分解和硫铝酸盐水泥熟料煅烧结合起来，控制焦炭的投入量和煅烧温度使磷石膏尽可能分解但又无需完全分解，同时进行水泥熟料煅烧，磷石膏部分分解生成的氧化钙代替部分石灰石，减少石灰石的用量；未分解的磷石膏作为水泥熟料矿物中硫铝酸钙形成的硫酸盐组分。将烧制的水泥熟料外掺天然二水石膏，配制成硫铝酸盐水泥。