一种环保型水泥及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型水泥及其制备方法。


背景技术：

2.我国是水泥生产和使用大国，水泥熟料的生产是一种高耗能、高污染产业，据统计，每生产1t熟料约消耗1.2t石灰石、0.16t黏土、0.1t标准煤，每吨熟料中平均含cao约650kg，按此计算由生料中的caco3排出的co2为511kg；加上由于燃料燃烧排放的co2，生产1t熟料排放co2就达1t左右；另外还排放so2气体74kg和no
x
气体51kg。水泥生产过程不仅消耗大量的资源和能源，还可能对环境造成严重污染。生态水泥是以城市垃圾焚烧灰、工业废料、废渣、尾矿以及污泥等各种废弃物为主要原料，经过处理、配料，通过严格生产管理制成的水泥。用废弃物生产生态水泥的特点是：实现其他产业废渣、废料的循环使用，产品不仅实现自身无污染，并节约资源。因此，无论是从环境保护还是从节能降耗角度考虑，水泥工业必须协同处置各类废弃物，走生态化的道路。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种环保型水泥及其制备方法，通过有效的技术手段，将电石渣、钛矿渣、石英砂选矿污泥、铁矿选矿污泥、锂渣分别代替传统水泥中的碳酸钙原料、黏土质原料、硅质原料和外加剂等组分，发挥各废弃材料的协同效应，研制一种符合现行国家标准的环保型水泥，该方法技术合理、质量可控，有利于节约成本和环境保护，缓解了石灰石资源压力，为将电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、脱硫石膏等固废的资源化利用提供了新思路。
4.为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
5.一种环保型水泥，包括以下重量份的原料制备而成：熟料60
‑
80份、混合材15
‑
30份、锂渣3
‑
5份、脱硫石膏2
‑
7份、醇醚糖苷0.01
‑
0.03份、草酸钛钾0.01
‑
0.05份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣60
‑
80份、石英砂选矿污泥10
‑
30份、铁尾矿3
‑
8份、黄磷渣1
‑
5份、矿化剂0.1
‑
0.5份、悬浮分散剂0.01
‑
0.1份；所述重量份数为干基重量份数。
6.优选的，所述混合材为粉煤灰、煤矸石、炉渣中的一种或几种。
7.优选的，所述锂渣是利用锂辉石矿石经过1200℃高温煅烧后用硫酸法生产碳酸锂过程产生的副产品。
8.优选的，所述电石渣是电石法乙炔生产过程中电石水解反应的副产物；所述电石渣中cao含量≥50％。
9.优选的，所述石英砂选矿污泥是采用湿法工艺生产浮法玻璃用硅砂过程中产生的副产品；所述石英砂选矿污泥中sio2含量≥70％。
10.优选的，所述铁尾矿是铁矿石选矿尾矿；所述铁尾矿中fe2o3≥10％
11.优选的，所述黄磷渣是磷矿石热法生产黄磷过程中排放的工业废渣；所述黄磷渣中，1％≤p2o5含量≤4％，0.5％≤f含量≤2％。
12.优选的，所述矿化剂由焦磷酸钾和单氟磷酸钠铵组成。
13.更优选的，所述矿化剂由焦磷酸钾和单氟磷酸钠铵重量比1
‑
3：1组成。
14.优选的，所述悬浮分散剂由松香甘油酯、甲基二磺酸钠、硫酸化蓖麻油中的一种或几种组成；
15.优选的，所述悬浮分散剂由松香甘油酯和硫酸化蓖麻油按重量比(1
‑
5)：1组成。
16.一种环保型水泥的制备方法，包括以下步骤制备而成：
17.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
18.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
19.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积350
±
20m2/kg，得所述生态水泥。
20.本发明中电石渣提供钙源、石英砂选矿污泥提供硅源、铁尾矿提供铁质材料；黄磷渣中的p、f等微量元素具有矿化作用，可以降低熟料烧成温度，减少熟料生产热耗，还可以优化熟料矿物结构，增加熟料强度；意外的，发明人发现焦磷酸钾与单氟磷酸钠在一定比例内复合可明显降低熟料的烧成温度，节约能耗、且能改善熟料晶格结构，提高熟料强度。值得说明的是焦磷酸钾与单氟磷酸钠的比例对矿化效果影响也非常明显，焦磷酸钾与单氟磷酸钠重量比在1
‑
3：1时，效果最好，超高该比例后，矿化效果变差，有的甚至起反作用；悬浮分散剂能够吸附在电石渣表面，缓解电石渣粉体颗粒间的吸附，提高生料的分散均匀程度，使系统用风通畅，有利于生料分解和窑产量发挥；锂渣锂渣中的sio2、al2o3是以无定形形式存在，水化反应活性高，还含有少量的碳酸锂，能提高水泥强度；醇醚糖苷能够可吸附在水泥颗粒表面，具有良好的分散作用，防止颗粒吸附集聚，提高水泥粉磨效率；草酸钛钾可优化水泥水化进程，提高水泥强度。
21.有益效果
22.1、本发明将电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿作为原料应用于水泥熟料的制备生产中，为水泥熟料提供钙、硅、铁、铝等元素，可以使固废得到有效的利用，避免因固废堆积造成的环境污染和大量土地资源的浪费，具有显著的经济效益、环境效益以及社会效益。
23.2、本发明巧妙利用黄磷渣中的p、f元素的矿化作用，不但能减少熟料制备过程中的能耗还可提高改善熟料性能，提高熟料强度。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
25.实施例1
26.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料60份、混合材30份、锂渣3份、脱硫石膏7份、醇醚糖苷0.01份、草酸钛钾0.05份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣60份、石英砂选矿污泥30份、铁尾矿3份、黄磷渣5份、矿化剂0.1份、悬浮分散剂
0.01份，所述重量份数为干基重量份数。
27.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比1：1组成；
28.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和甲基二磺酸钠组成；
29.所述混合材为粉煤灰；
30.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
31.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
32.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
33.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积330m2/kg，得所述生态水泥。
34.实施例2
35.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料80份、混合材15份、锂渣5份、脱硫石膏2份、醇醚糖苷0.03份、草酸钛钾0.01份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣80份、石英砂选矿污泥10份、铁尾矿8份、黄磷渣1份、矿化剂0.5份、悬浮分散剂0.1份，所述重量份数为干基重量份数。
36.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比3：1组成；
37.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和硫酸化蓖麻油组成；
38.所述混合材为煤矸石。
39.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
40.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
41.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
42.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积370m2/kg，得所述生态水泥。
43.实施例3
44.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料70份、混合材20份、锂渣4份、脱硫石膏5份、醇醚糖苷0.02份、草酸钛钾0.03份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣70份、石英砂选矿污泥20份、铁尾矿5份、黄磷渣4份、矿化剂0.3份、悬浮分散剂0.05份，所述重量份数为干基重量份数。
45.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比2：1组成；
46.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和硫酸化蓖麻油按重量比(1
‑
5)：1组成；
47.所述混合材为炉渣。
48.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
49.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
50.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
51.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积350m2/kg，得所述生态水泥。
52.对比例1
53.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料70份、混合材20份、锂渣4份、脱硫石膏5份、醇醚糖苷0.02份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣70份、石英砂选矿污泥20份、铁尾矿5份、黄磷渣4份、矿化剂0.3份、悬浮分散剂0.05份，所述重量份数为干基重量份数。
54.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比2：1组成；
55.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和硫酸化蓖麻油按重量比(1
‑
5)：1组成；
56.所述混合材为炉渣。
57.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
58.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
59.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
60.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积350m2/kg，得所述生态水泥。
61.本对比例配方和制备方法中除不含草酸钛钾的加入外，其余均同实施例3。
62.对比例2
63.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料70份、混合材20份、锂渣4份、脱硫石膏5份、醇醚糖苷0.02份、草酸钛钾0.03份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣70份、石英砂选矿污泥20份、铁尾矿5份、黄磷渣4份、矿化剂0.3份，所述重量份数为干基重量份数。
64.所述混合材为炉渣。
65.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
66.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨
制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
67.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
68.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，醇醚糖苷、草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积350m2/kg，得所述生态水泥。
69.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比2：1组成；
70.本对比例配方和制备方法中除不含悬浮分散剂的加入外，其余均同实施例3。
71.对比例3
72.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料60份、混合材30份、锂渣3份、脱硫石膏7份、草酸钛钾0.05份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣60份、石英砂选矿污泥30份、铁尾矿3份、黄磷渣5份、矿化剂0.1份、悬浮分散剂0.01份，所述重量份数为干基重量份数。
73.所述矿化剂由焦磷酸钠和单氟磷酸钠按重量比1：1组成；
74.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和甲基二磺酸钠组成；
75.所述混合材为粉煤灰；
76.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
77.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，矿化剂、悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅拌，均化、储存；
78.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
79.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积330m2/kg，得所述生态水泥。
80.本对比例配方和制备方法中除不含醇醚糖苷的加入外，其余均同实施例1。
81.对比例4
82.一种环保型水泥，由以下重量份数的原料制备而成：熟料60份、混合材30份、锂渣3份、脱硫石膏7份、草酸钛钾0.05份；所述熟料由以下重量份数的原料制备而成，电石渣60份、石英砂选矿污泥30份、铁尾矿3份、黄磷渣5份、悬浮分散剂0.01份，所述重量份数为干基重量份数。
83.所述悬浮分散剂由松香甘油酯和甲基二磺酸钠组成；
84.所述混合材为粉煤灰；
85.所述环保型水泥的制备方法，包括以下步骤：
86.1)生料制备：按照比例将均化后的电石渣、石英砂选矿污泥、铁尾矿、黄磷渣进行配料，使用皮带输送至立磨粉磨进行粉磨，悬浮分散剂在入磨皮带处加入，控制磨制后的生料细度80μm筛余量16
±
2％，将磨制后的生料粉通过八嘴分配器送入均化库进行环吹和搅
拌，均化、储存；
87.2)熟料煅烧：将均化的生料粉末依次送入到预热器、分解炉中进行预热和分解处理，将分解后的生料在回转窑中煅烧，出回转窑后经篦冷机经冷却得熟料；
88.3)水泥粉磨：将熟料、锂渣、混合材、脱硫石膏按比例进行配料，使用皮带输送至球磨机进行粉磨，草酸钛钾在入磨皮带处加入，控制粉磨后水泥比表面积330m2/kg，得所述生态水泥。
89.本对比例配方和制备方法中除不含矿化剂的加入外，其余均同实施例1。
90.性能测试
91.将实施例1
‑
3以及对比例1
‑
2所得水泥分别进行凝结时间及抗压强度、抗折强度测试，参照国家标准gb/t17671
‑
1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》、gb1346
‑
2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，测试结果如表1所示：
92.表1水泥性能测试结果
[0093][0094]
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。