一种资源节约型低碳水泥熟料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种资源节约型低碳水泥熟料及其制备方法，属于硅酸盐水泥熟料生产技术领域，所述水泥熟料以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石45～70％、废石10～40％、页岩或砂岩4～12％、炉渣4％～12％、硫酸渣或铁质渣1～3％、粉煤灰1～3％、煤渣或煤矸石0～3％、磷渣和磷石膏0.5～3％，添加活化剂0.1～0.3％。本发明专利技术大量利用了固体废弃物，采用的工业废渣中由于经过高温煅烧形成，几乎不存在碳酸盐，再次经过高温煅烧几乎不产生CO2；而且上述工业废渣的掺量高，大大降低石灰石用量，利用工业废渣中微量元素的矿化作用，再添加一种活化剂，有利于改进生料易烧性，降低熟料烧成稳定，改善熟料性能，该低碳水泥熟料的烧成温度比传统硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃降低100～150℃，煤耗明显降低，减少了CO2的排放量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种资源节约型低碳水泥熟料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硅酸盐水泥熟料生产
，特别涉及一种资源节约型低碳水泥熟料及其制备方法。

技术介绍

[0002]气候变化已经成为全球最重要的环境问题。二氧化碳减排也已经成为全球公认的应对气候变化和减缓全球变暖的重要措施。工业领域消耗了全球三分之一的能源,排放了将近40％左右的二氧化碳,是二氧化碳减排所应关注的焦点行业。水泥行业是工业领域最重要的二氧化碳排放部门，面临日益严峻的环境保护的压力,水泥行业的二氧化碳减排势在必行。熟料是生产制备建筑材料(水泥)最重要且不可或缺的原料。现有的水泥熟料制备方法是利用矿山开采石灰石、粘土(页岩)、砂岩和铁矿石按照适当配比磨细成生料粉，生料粉通过预热、分解、煅烧、冷却得到以硅酸钙为主要矿物成分的硅酸盐水泥熟料。如中国专利号CN201610668137.3公开了一种硅酸盐水泥熟料，水泥熟料包括：石灰石83％～86％，铁矿石1.5％～2.5％，煤矸石3％～5％，粘土6％～8％，硅砂1％～3％，控制各原料混合后SiO2占总质量的10～15％，Al2O3占总质量的2.5～3.5％，Fe2O3占总质量的1.2～2.0％，CaO占总质量的40～45％。由于大量消耗石灰石等不可再生矿产资源，该方法存在资源消耗量大、能耗高、生产成本偏高等问题，同时钙质原料石灰石分解会放出大量CO2，CO2排放量大，不符合行业绿色低碳发展的政策。因此，优化水泥熟料制备工艺，减少钙质原料分解，减少燃料燃烧CO2排放量具有重要意义。于此同时，黄石阳新等周边矿山存在大量的排土渣、低品位废石等，化工、发电厂、钢铁企业等附近堆积了大量废渣，这些废石、废渣得不到有效处置，不仅占用土地还会造成环境污染，急需妥善处置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的针对上述现存技术问题，开发出一种资源节约型低碳水泥熟料，并提供了该水泥熟料的制备方法；本专利技术采用的工业废渣中由于经过高温煅烧形成，几乎不存在碳酸盐，再次经过高温煅烧几乎不产生CO2；而且上述工业废渣的掺量高，大大降低石灰石用量，利用工业废渣中微量元素的矿化作用，再添加一种活化剂，有利于改进生料易烧性，降低熟料烧成稳定，改善熟料性能，该低碳水泥熟料的烧成温度比传统硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃降低100～150℃，煤耗明显降低，减少了CO2的排放量。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种资源节约型低碳水泥熟料，以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石45～70％、废石10～40％、页岩或砂岩4～12％、炉渣4％～12％、硫酸渣或铁质渣1～3％、粉煤灰1～3％、煤渣或煤矸石0～3％、磷渣和磷石膏0.5～3％、活化剂0.1～0.3％。
[0006]采用上述的技术方案：本专利技术以高钙低镁石灰石和废石为主，搭配多种工业废渣，其中废石和炉渣的氧化钙含量高，作为低品位石灰石，与高钙低镁石灰石搭配，可减少高品质石灰石的用量；页岩或砂岩作为黏土质原料，提供高含量高活性的SiO2，易于与氧化钙反
应，而铁质渣或硫酸渣作为铁质校正料，能够提供高活性的Fe2O3，粉煤灰、煤渣作为铝质校正材料，磷渣和磷石膏作为辅助胶凝材料，添加一种主要成分为有机酸盐的功能性材料作为活化剂有助磨、催化促进熟料烧成等特点，共同保证硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、(铝酸三钙)C3A、铁铝酸四钙(C4AF)组分的生成。
[0007]在水泥熟料煅烧过程中，炉渣、硫酸渣、煤渣、粉煤灰、磷石膏等为经过高温煅烧的工业废渣，其含有的矿物的晶相势垒较弱，易烧性好，出现液相较早，可使反应体系的共融温度降低，反应带液相提前，煅烧温度降低150～200℃，在较低的煅烧温度下，有利于促进贝利特水泥矿物C2S的生成，提高C2S的含量，降低石灰饱和系数；同时进一步的，炉渣、硫酸渣、粉煤灰、煤渣本身含有的C2S可吸附氧化钙，促进C2S转变为C3S，使得熟料矿物同时具有较高含量的C2S和C3S，保证早期强度和后期强度，以提高强度等级。添加磷石膏调整熟料硫碱比，有利于早期强度的提高，还可在温度1200℃左右生成硫铝酸盐-硫铝酸钙和七铝酸十二钙等早强较高的矿物，用于补偿C2S含量提高对早起强度的影响。其次，磷渣、炉渣和硫酸渣等工业废渣中存在如锗、钪、镁、镓、钒等微量元素，这些过渡金属离子可以固溶于C3S、C2S等矿物中，稳定其高温相并使矿物晶格产生缺陷，使其结晶不完整，从而提高矿物的水化活性，进而提高低碳水泥熟料的强度。再者，上述工业废渣中由于经过高温煅烧产生，其CaO多以游离态或者Ca(OH)2甚至是与水泥熟料组成相似的硅酸盐、铝酸盐等形式存在，几乎不存在碳酸盐，再次经过高温煅烧几乎不产生CO2；而且上述工业废渣的掺量高，大大降低石灰石用量，减少熟料煅烧分解过程中释放的CO2量；以及较低的煅烧温度使煤耗降低，由燃煤排出的CO2量也随之降低，因此，该低碳水泥熟料可减排20％以上的CO2量。
[0008]进一步的，以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石50～60％、废石17.8～27.8％、页岩8％、炉渣7％、铁质渣2％、粉煤灰2％、煤渣1％、磷渣1％、磷石膏1％、、活化剂0.2％。
[0009]进一步的，以质量百分比计包括：高钙低镁石灰石55％、废石22.8％、页岩8％、炉渣7％、铁质渣2％、粉煤灰2％、煤渣1％、磷渣1％、磷石膏1％、活化剂0.2％。
[0010]进一步的，所述高钙低镁石灰石的MgO含量小于1.5％，CaO含量大于50％，硅率小于4.0。
[0011]进一步的，所述废石包括高镁废石、高硅废石、高硫废石，所述废石的CaO含量为35％～46％；所述高镁废石的MgO含量为3％～6％，所述高硅废石的SiO2含量为10％～20％，所述高硫废石的硫含量为0.4～1.0％。
[0012]进一步的，所述页岩的SiO2含量为60％～80％，Al2O3含量不小于8％；所述砂岩的SiO2含量大于75％，Al2O3含量小于8％。
[0013]进一步的，所述炉渣为电炉渣或转炉渣中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述电炉渣或转炉渣的主要化学成分为二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铁(Fe2O3)，其中，所述电炉渣的CaO含量大于35％，Fe2O3含量大于15％；所述转炉渣的CaO含量大于40％，Fe2O3含量小于10％。
[0015]进一步的，所述硫酸渣的主要成份为氧化铁(Fe2O3)和三氧化硫(SO3)，所述铁质渣的主要成份为氧化铁(Fe2O3)，其中，Fe2O3含量大于50％。
[0016]进一步的，所述磷石膏的主要成分为硫酸钙(CaSO4.2H2O)；所述磷渣的主要成分为二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)，其中，CaO含量大于40％。
[0017]进一步的，所述粉煤灰、煤渣的主要成分为二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铁(Fe2O3)，部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种资源节约型低碳水泥熟料，其特征在于，以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石45～70％、废石10～40％、页岩或砂岩4～12％、炉渣4％～12％、硫酸渣或铁质渣1～3％、粉煤灰1～3％、煤渣或煤矸石0～3％、磷渣和磷石膏0.5～3％、活化剂0.1～0.3％。2.如权利要求1所述的资源节约型低碳水泥熟料，其特征在于，以质量百分比计包括以下原料：高钙低镁石灰石50～60％、废石17.8～27.8％、页岩8％、炉渣7％、铁质渣2％、粉煤灰2％、煤渣1％、磷渣1％、磷石膏1％、活化剂0.2％。3.如权利要求2所述的资源节约型低碳水泥熟料，以质量百分比计包括：高钙低镁石灰石55％、废石22.8％、页岩8％、炉渣7％、铁质渣2％、粉煤灰2％、煤渣1％、磷渣1％、磷石膏1％、活化剂0.2％。4.如权利要求1所述的资源节约型低碳水泥熟料，其特征在于，所述高钙低镁石灰石的MgO含量小于1.5％，CaO含量大于50％，硅率小于4.0。5.如权利要求1所述的资源节约型低碳水泥熟料，其特征在于，所述废石包括高镁废石、高硅废石、高硫废石，所述废石的CaO含量为35％～46％；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡龙明，罗吉祥，柯于凯，程瑞忠，
申请(专利权)人：阳新娲石水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：