[发明专利]一种磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的碳减排方法

说明书

本发明涉及了一种磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的碳减排方法，属于水泥技术领域。具体配方及流程为：以磷石膏完全替代石灰石和天然石膏，将其与氧化铝、二氧化硅、催化剂和还原剂混合，经粉磨、500 ^oC~900 ^oC低温分解、1250 ^oC~1300 ^oC煅烧制备硫铝酸盐水泥。本方法实现了磷石膏的低温分解利用且避免使用石灰石和天然石膏。

技术领域

本发明涉及了一种磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的碳减排方法，属于水泥技术领域。

背景技术

磷石膏是湿法生产磷酸工艺产生的副产物，其主要成分是CaSO₄·2H₂O，每制取1吨磷酸约产生4-5吨磷石膏。中国作为世界第一大磷肥生产国，其磷石膏累积堆存量已经超过7亿吨，年排放量高达8000万吨，而利用率不足40%。磷石膏的大量堆存不仅制约着磷化工企业的发展，还严重影响了生态环境。

随着我国“双碳”战略的实施，绿色低碳成为了能源发展的主旋律。面对以制造业为主的产业，实现“碳达峰、碳中和”的有效路径是降低生产工艺过程的能耗和碳排放。硫铝酸盐水泥是以石膏、石灰石和矾土为原料，经煅烧后得到以硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物的水泥熟料，再掺入适量石膏混磨制成。硫铝酸盐水泥具有低碱度、高早强、微膨胀、耐侵蚀和抗冻等优点，广泛应用于建材行业的各个领域。因此，如何在减少碳排放的前提下利用磷石膏制备硫铝酸盐水泥，成为了国内外研究者的热点关注。

发明专利CN103304170A中公开了一种生产硫铝酸盐水泥的方法，生料配比为石灰石30-60份、磷石膏25-55份、低品位矾土15-45份，将配制好的水泥生料经粉磨均匀后在高温下煅烧，可以成功利用废料磷石膏代替天然石膏，适当的降低了水泥的成本。

发明专利 CN106431030B中公开了一种磷石膏制硫铝酸盐水泥的方法，将磷石膏、铝矾土、固废钢渣和无烟煤按一定比例配制成水泥生料，经过粉磨混匀后，在1250 ^oC~1300^oC的温度下煅烧，煅烧过程通过无烟煤将磷石膏中的硫酸钙还原生成二氧化硫和氧化钙，分解生成的氧化钙完全代替石灰石，二氧化硫气体可以收集制备硫酸，磷石膏的分解率达到了70-85%，大幅度提高了磷石膏的利用率。

发明专利 CN108892401B中公开了一种磷石膏煅烧制贝利特硫铝酸盐水泥熟料的方法，其主要步骤为：先称取75-80份的磷石膏、10-15份的铝质原料和10-15份的硅质原料，进行混合和研磨得水泥生料；再将水泥生料在1000 ^oC ~1100 ^oC温度下脱硫160-180分钟，然后在1320 ^oC ~1350 ^oC温度下煅烧60-80分钟，直至熟料矿物完全形成。配料中不使用石灰石，利用磷石膏中的杂质作为矿化剂，通过特殊的煅烧制度，使磷石膏达到最大化的利用。

在以往的利用磷石膏制备硫铝酸盐水泥的方法中一般存在磷石膏分解温度较高、工艺流程复杂以及生产成本和能耗较高等问题。为此，若能在降低磷石膏分解温度的基础上，简化操作步骤，降低生产成本，增加磷石膏消纳量的同时减少对环境的污染，为实现磷石膏资源化利用提供有效路径。

发明内容

本发明专利的内容为提供一种利用磷石膏完全替代石灰石和天然石膏，提高磷石膏利用率和减少碳排放的硫铝酸盐水泥的生产方法，且工艺路线简单，生产成本低，具有良好的经济和环境效益。

本发明的技术方案如下：

一种磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的碳减排方法，包括步骤如下：

按质量份计算进行如下配料，分别取磷石膏55-70份，氧化铝15-20份，二氧化硅0.1-0.5份，催化剂4-18份，还原剂5-13份，经混合、粉磨、低温分解、1250 ^oC~1300 ^oC煅烧0.5~2.0 h，自然冷却后经研磨得硫铝酸盐水泥。