[发明专利]一种新型水泥混合材及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于废渣综合利用领域，具体涉及一种新型水泥混合材及其制备方法和用途。本发明通过综合利用水泥工业高碱高氯废弃物旁路放风灰、窑灰等废渣废料，可扩展水泥工业对高氯、高碱原料的使用，减少工业废弃物对环境的污染，同时添加其他工业废弃物，优化水泥性能。

背景技术

在水泥的生产过程中，为了降低水泥生产成本，水泥工业所采用的石灰石、页岩、硫酸渣、煤渣、烟煤等原燃料普遍是就地取材，同时尽可能的降低采购原燃料中的杂质含量，然而随着水泥产量的急剧膨胀以及企业之间成本竞争日趋激烈，水泥生产已经越来越多的采用低品位的原燃材料。在这些原燃材料中都含有一定量挥发性组分，并且原燃材料的品位越低，其杂质含量越高，尤其是可挥发性组分含量越高。近年来已经有部分的水泥企业开始采用生活垃圾、可燃废弃物、污泥、有毒工业废弃物等作为水泥原燃料的一部分，这也是水泥企业向环保方向发展的趋势，这些废弃物无论是在窑头加入或者作为原料在窑尾加入都存在挥发性组分在水泥煅烧的高温中挥发的情况，尤其是在窑尾加入时，甚至会形成大量的有机物挥发性组分。这些挥发性组分随着窑尾烟气温度的降低而粘附于生料表面，影响预分解窑系统的正常运行。

原料内的挥发性组分在窑内逐步挥发呈气体状态，它们在窑内的挥发顺序为：氢氧化碱、氯化碱、碳酸碱、硫酸碱。物料在烧成带，Cl^-几乎全部挥发，而碱、硫的挥发性能与其物理、化学性能以及在高温带停留时间等因素有关。挥发成气态的碱、硫、氯与窑内气体混合进入旋风预热器系统，由于生料充分悬浮于热气体中进行热交换，当气体温度达到碱、硫、氯的熔点温度时，他们便冷凝在生料粉颗粒表面，随生料又重新回到窑内，在高温带再次挥发，挥发性组分就这样在窑与预热器之间经过多次挥发、冷凝，使得预热器、窑内生料含有害成分显著提高，从预分解窑测试结果来看，一般入窑热生料中K₂O含量是生料的2～4倍、Na₂O为1.5～2倍、Cl^-为20～30倍、而SO₃主要受燃料影响较大，由此可以看出，挥发组分在预热器内循环相当严重。挥发组分的循环富集常会发生窑内结圈或窑尾烟室、旋风筒锥体等部位结皮，严重时将无法进行正常生产。

为了降低入窑热生料挥发性组分的含量，通常采用在窑尾设置旁路放风、旁路热生料或采用旁路电收尘器窑灰等办法。在我国北方地区原料含碱较高，采用预分解技术生产低碱水泥比较困难，而采用旁路放风技术可以大大降低熟料中的碱含量，为北方地区生产低碱水泥创造一条新的生产方法。而在我国南方地区，燃煤含硫一般较高，如不采取一定的措施，在预分解窑上采用高硫煤几乎不可能，而采用旁路放风技术可以降低对燃料含硫的要求。采用旁路放风技术可以生产优质水泥熟料，尤其是随着余热发电技术的不断发展，在预分解窑上同时使用旁路放风技术和余热发电技术，不仅解决了原燃料有害成分含量高的问题，而且旁路放出的高温气体用于发电解决了旁路放风热损失大的问题，但同时也将产生大量的旁路放风灰。旁路放风灰中含有大量的K₂O、Na₂O、SO₃、Cl^-、Hg等有害杂质，甚至多种有机物，由于这些大量产生的旁路放风灰对砂浆、混凝土的施工性能，耐久性能、强度等造成致命性影响而不能被水泥工业再次使用，只能堆积和填埋，既增加了水泥企业的生产成本，又污染了周围环境。这些旁路放风灰如果不能有效处理必将影响水泥行业的可持续发展。

造纸白泥是制浆造纸厂在黑液碱回收过程中产生的大量苛化白泥(也称造纸白泥)，本发明中简称白泥，每吨粗浆可产生0.5t白泥，全国每年产生白泥约300多万吨。以木材为原料的苛化白泥，国外及国内的一些大型造纸厂均是采用石灰窑煅烧法，使白泥再生，生产再生石灰，在苛化中循环使用。然而以非木材纤维为原料的制浆造纸企业，由于白泥的硅含量高，如果回收再生，循环使用，势必加剧碱回收的硅干扰，以致使碱回收无法正常运行，所以白泥始终得不到妥善处理。目前针对白泥，要么拉去填坑铺路，要么直接排入江河，既造成了环境污染，同时还得支付巨额的排污费。近年来随着环保工作的日益加强，造纸白泥治理就成为许多近年来随着环保工作的日益加强，造纸白泥治理就成为许多企业迫切需要解决的一个难题。