一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，以铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣为原料，混合湿法粉磨，连续搅拌使各类成分在水相中充分混合、反应均化，进行生料成分的测试与校正，使生料浆液经过压滤、烘干所得的固体物质符合氧化物重量份比要求：CaO占43～46份，SiO2占8～12份，Al2O3占25～35份，Fe2O3占5～8份，SO3占7～10份；将烘干后生料煅烧，最后经冷却机快速冷却后即获得硫铝酸盐水泥熟料。本发明采用的湿法配料工艺，可以充分适应原料水分高的特点，并能有效消除铝灰中盐酸盐的影响，还可实现生料的充分均化，不仅铝灰利用率高，且产品生产成本低。
【专利说明】—种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用铝灰等多种废弃资源生产硫铝酸盐水泥的工艺，属于铝灰利用【技术领域】。
[0002]背景方法
[0003]铝灰是在一次和二次铝工业中所产生的一种废弃物，铝元素的含量可达30-55%wt，是一种可再生的资源。随着我国铝工业的快速发展，铝灰的产量也越来越多。以2012年为例，中国原铝产量约2000万吨，而每生产I吨原铝，则会产生约30千克铝灰；在二次铝工业中，我国2012年再生铝产量约480万吨，而每生产I吨再生铝，会相应产生约300千克铝灰；两者相加，2012年我国铝灰产量约达200万吨。虽然铝灰的排放量很大，但由于成分复杂、处置困难而缺乏高效利用途径，目前多被堆积处理，一方面占用土地，污染土壤，颗粒状的粉尘也对大气造成影响，另一方面也造成了资源的浪费。
[0004]铝灰的主要化学成分包括，Al2O3占40_60%wt，AlN占15_30%wt，金属Al占5-10%wt,另外含有部分SiO2和Na、Mg、K的盐酸盐等，含量多在10%wt以下。铝灰的利用途径主要有:用于建筑材料，但由于所含的Al、AlN水化时产生气泡，会导致结构疏松强度降低；铝回收，但是一般回收过程都需要酸洗或水洗等环节以消除盐类等成分的影响，处理流程复杂，能量消耗大，容易产生大量废液，且回收后仍有剩余废弃物。因此，铝灰实际利用率较低。
[0005]在传统的硫铝酸盐水泥生产中，主要原料为铝矾土、石灰石和石膏，经过生料选择、配料、破碎、粉磨、煅烧和熟料粉磨等一系列环节制备得到硫铝酸盐水泥。硫铝酸盐水泥熟料主要矿物物相为硫铝酸钙、硅酸二钙和铁相，Al2O3在熟料中一般要占到25-35%wt，通常要求使用Al2O3含量大于55% wt的高品位铝矾土为原料。随着中国铝生产行业的高速发展，对作为原料的铝矾土的需求量越来越大，导致铝矾土价格也越来越高。而高昂的铝矾土原料价格也大大增加了传统硫铝酸盐水泥的生产成本，在这种形式下，寻找低廉的替代原料成了硫铝酸盐水泥行业发展的必然趋势。与铝矾土相比，铝灰中可利用的铝成分远远超过高品位的矾土矿，金属Al和AlN均可被有效利用转化为硫铝酸盐矿物，SiO2可提供硅酸二钙矿物所需的部分硅元素，因此铝灰可代替铝矾土用于生产硫铝酸盐水泥，不仅能大大降低原料成本，而且可实现废弃物的资源化。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术不足，而提供一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺。利用铝灰替代铝矾土生产硫铝酸盐水泥，可以实现赤泥、脱硫石膏和电石渣等多种工业固废的结合利用，完全以固废资源为原料，克服传统硫铝酸盐水泥生产中原料成本过高和铝灰利用难的问题。
[0007]本发明采取的技术方案为:
[0008]一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，包括步骤如下:
[0009]( I)以铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣为原料，混合湿法粉磨，控制生料出磨细度在0.080mm方孔筛筛余10%以内；
[0010](2)将研磨后的生料浆注入均化池内，连续搅拌使各类成分在水相中充分混合、反应均化，进行生料成分的测试与校正，使生料浆液经过压滤、烘干所得的固体物质符合氧化物重量份比要求=CaO占43~46份，SiO2占8~12份，Al2O3占25~35份，Fe2O3占5~8份，SO3占7~10份；
[0011](3)将烘干后生料煅烧，烧成温度为1250~1320°C，煅烧时间为20~80分钟，最后经冷却机快速冷却后即获得硫铝酸盐水泥熟料。
[0012]硫铝酸盐水泥熟料可与石膏、石灰石等混合材共同粉磨后即可制备不同性能的硫招酸盐水泥。石膏的掺加量为硫招酸盐水泥熟料的l_10%wt,石灰石的掺加量为硫招酸盐水泥熟料的0-15%wt。
[0013]所述的原料比例以烘干后的固体物质计，铝灰的用量占15_35%wt，脱碱赤泥的用量占20-40%wt，脱硫石膏的用量占10-18%wt，电石渣的用量占20-40%wt。铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣四种原料的自身水分含量可不受限制，例如脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣即使水分高达0-50%对本发明工艺实施也无影响。
[0014]所述的湿法粉磨含水量控制在60 土 5%wt。
[0015]所述的均化在 12-36小时。压滤出的水经除盐处理后再用于湿法粉磨过程，循环使用。
[0016]所述的煅烧条件优选烧成温度为1280°C，煅烧时间为60分钟。
[0017]所烧成的硫铝酸盐水泥熟料以硫铝酸钙(3Ca0.3A1203.CaSO4)和硅酸二钙(2Ca0.SiO2)和铁相为主要矿物物相，所占比例分别为45~55%wt，20~35%wt和5~20%Wto
[0018]本发明采用的湿法配料工艺，可以充分适应原料水分高的特点，并能有效消除铝灰中盐酸盐的影响，还可实现生料的充分均化，为高质量硫铝酸盐水泥熟料的获得提供了必要条件。
[0019]本发明的优势:
[0020]I)基于所采用的湿法配料工艺，铝灰中的盐酸盐因溶解于水中而负面影响消除；铝灰中的金属Al在煅烧过程中氧化为Al2O3, AlN在均化过程中发生水解反应或在煅烧过程中发生氧化反应，最终形式也是Al2O3,进而与铝灰中的主体Al2O3 —起构筑熟料矿物，而少量的SiO2是硅酸二钙所需的成分，因此铝灰中各成分在本发明中均能被有效利用。
[0021]2)本发明完全利用固废资源作为原料，在铝业工业园区，铝灰、赤泥和脱硫石膏均是常规的工业固废，电石渣可以由石灰石代替，因此本发明非常适宜在特定的工业园区内构筑循环经济产业链，具有显著的环境和社会价值。
[0022]3)本发明采用了湿法配料-压滤脱水的生料制备工艺，充分适应了赤泥、脱硫石膏和电石渣往往本身水分含量较大的特点，既完成了生料均化，又使原料的整体水分通过机械压滤得以降低，与完全干燥处理相比节约了能耗。
[0023]4)用铝灰作为提供Al元素的重要原料以生产硫铝酸盐水泥，可以充分利用铝灰中各种形式的Al元素，不需要进行特别处理，不仅利用率高，且产品成本低；并且可以通过改变铝灰的使用量便捷调控硫铝酸盐水泥熟料的物相组成和性能；本发明硫铝酸盐水泥的总体生产成本甚至低于普通硅酸盐水泥，这将使硫铝酸盐水泥的应用潜力大大拓展。【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的工艺流程图；
[0025]图2为实施例3烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱；
[0026]其中，A为硫铝酸钙，B为硅酸二钙，C为铁相。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例进一步说明本发明。
[0028]实施例1:
[0029]将招灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石洛按15%wt, 40%wt, 18%wt, 27%wt的比例(以烘干后的固体物质计)置入湿法粉磨机中，将粉磨所得浆液通入均化池中均化，再经过压滤脱水使水含量少于30%，输送到煅烧炉煅烧，烧成温度为1300°C，煅烧时间为40分钟。经水泥标准胶砂强度试验(GB/T17671-1999)，3天和28天抗压强度分别为36.8.2Mpa和55.4Mpa，达到普通水泥52.5R级强度标准。
[0030]实施例2:
[0031]将铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣按25%wt，30%wt, 20%wt, 30%wt的比例置入湿法粉磨机中，将粉磨所得浆液通入均化池中均化，再经过压滤脱水使水含量少于30%，输送到煅烧炉煅烧，烧成 温度为1280°C，煅烧时间为60分钟。经水泥标准胶砂强度试验(GB/T17671-1999)，3天和28天抗压强度分别为42.5Mpa和58.4Mpa，达到硫铝酸盐水泥42.5级强度标准。
[0032]实施例3:
[0033]将铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣按35%wt，30%wt, 15%wt, 20%wt的比例置入湿法粉磨机中，将粉磨所得浆液通入均化池中均化，再经过压滤脱水使水含量少于30%，输送到煅烧炉煅烧，烧成温度为1280°C，煅烧时间为60分钟。经水泥标准胶砂强度试验(GB/T17671-1999)，3天和28天抗压强度分别为54.1Mpa和65.3Mpa，达到硫铝酸盐水泥52.5级强度标准。。
[0034]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，包括步骤如下: (1)以铝灰、脱碱赤泥、脱硫石膏和电石渣为原料，混合湿法粉磨，控制生料出磨细度在0.080mm方孔筛筛余10%以内； (2)将研磨后的生料浆注入均化池内，连续搅拌使各类成分在水相中充分混合、反应均化，进行生料成分的测试与校正，使生料浆液经过压滤、烘干所得的固体物质符合氧化物重量份比要求=CaO占43~46份，SiO2占8~12份，Al2O3占25~35份，Fe2O3占5~8份，SO3占7~10份； (3)将烘干后生料煅烧，烧成温度为1250~1320°C，煅烧时间为20~80分钟，最后经冷却机快速冷却后即获得硫铝酸盐水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，还包括步骤将硫铝酸盐水泥熟料与石膏、石灰石混合材共同粉磨，石膏的掺加量为硫铝酸盐水泥熟料的l_10%wt，石灰石的掺加量为硫铝酸盐水泥熟料的0-15%wt。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，所述的原料比例以烘干后的固体物质计，铝灰的用量占15-35%wt，脱碱赤泥的用量占20-40%wt,脱硫石膏的用量占10-18%wt,电石 洛的用量占20-40%wt。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，所述的湿法粉磨含水量控制在60±5%wt。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，所述的均化在12-36小时。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用铝灰生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，所述的煅烧条件优选烧成温度为1280°C，煅烧时间为60分钟。
【文档编号】C04B7/36GK103922622SQ201410105340
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】王文龙, 田伟, 段广彬, 周立志, 王鹏, 宋占龙, 马春元 申请人:山东大学