一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料外加剂，具体涉及一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国经济高速发展，全国范围内的基础建设、城镇化建设、新农村改造等如火如荼，对于建筑业和建筑材料的需求与日俱增，需要更高的水泥产量与之相应。但水泥的生产是一个高能耗的过程，同时又排出许多污染物及工业废弃物。如果生产的水泥性能不合格，必然引发资源的过渡浪费。据不完全统计，建材行业的能耗占全国总能耗的7％，而废气排放则占据工业废气排放量的18％。水泥生产过程中不仅产生大量烟尘、粉尘，还会生成：氮氧化物(nox)、二氧化硫(so2)、氟化物、二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)等有害气体而污染大气。在当前能源日益匮乏，环境污染持续加剧的背景下，加强节能减排技术的研究和利用是建材行业发展的必然趋势。

2、水泥的生产工艺可以简述为两磨一烧，即原料要经过采掘、破碎、磨细和混匀制成生料，生经1450℃的高温烧成熟料，熟料再经破碎，与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。由于生料制备有干湿之别，所以将生产方法分为湿法，半干法或半湿法，干法3种。目前常用的是干法水泥生产工艺。水泥生产的煅烧目前大中型水泥厂多使用回转窑生产。

3、水泥矿化剂是指在水泥熟料烧结过程中为促进或控制熟料矿物的形成所加入配料中的少量物质。矿化剂的加入，既能促进烧结又可改善制品某些性能。但是现有的水泥矿化剂使用效果不一，使得制备的水泥的强度较差、能耗高、污染物排放指标居高不下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂及其制备方法。该矿化催化剂可以通过降低水泥熟料烧成温度、催化加快反应速度、提高水泥强度、激活反应活性位点从而达到节能降耗减排的效果。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，它是由以下重量百分比的原料制成：石膏45-50％、萤石40-50％、改性纳米tio21-2％、复合钢渣粉3-5％、甘油1-4％、尿素1-3％。1.进一步的，所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，它是由以下重量百分比的原料制成：石膏47％、萤石44％、改性纳米tio21.5％、复合钢渣粉4％、甘油2％、尿素1.5％。

4、进一步的，所述石膏为天然石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫石膏中的一种。

5、进一步的，所述复合钢渣粉为钢渣粉与石墨粉按照5:1的重量比组成；所述钢渣粉粒径为3μm-30μm。

6、进一步的，所述改性纳米tio2是通过下述方法制备得到的：

7、(1)称取适量钛酸四丁酯和无水乙醇置于烧杯中，搅拌30-35min得混合液1备用；

8、(2)取适量无水乙醇、丙酸和去离子水置于烧杯中，常温搅拌30-35min得混合液2备用；

9、(3)将步骤(1)所得混合液1置于水浴锅中，在45℃下剧烈搅拌，将混合液2匀速滴加到混合液1中，继续搅拌反应1h后转移至反应釜中，于160℃恒温反应8h，反应结束后将产物冷却至室温，然后水洗和醇洗多次离心分离出产物；

10、(4)将步骤(3)反应产物于烘箱中干燥后研磨得到改性纳米tio2。

11、进一步的，所述步骤(1)中钛酸四丁酯与无水乙醇的质量比为1:5-7。

12、进一步的，所述步骤(2)中无水乙醇、丙酸、去离子水的质量比为20：1:1.5。

13、进一步的，所述步骤(3)中混合液2的滴加速度为0.1ml/s。

14、进一步的，所述步骤(4)中烘箱干燥温度60℃，时间8h。

15、本发明所用原料均为市售。

16、本发明用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂的制备方法如下：

17、(1)先将甘油、尿素、改性纳米tio2、复合钢渣粉按比例加入高速搅拌机中，搅拌10-20分钟，确保搅拌均匀。

18、(2)将步骤(1)配好的混合料与石膏、莹石分别计量加入到双轴搅拌机中均匀搅拌后，即可制得水泥熟料矿化催化剂。本发明所制备的水泥熟料矿化催化剂用于干法水泥回转窑熟料生产中，可以有效减少so2、nox等污染物的排放，提高水泥熟料强度，加快熟料烧成速度，使得水泥熟料生产过程更加绿色环保。

19、纳米二氧化钛俗称钛白粉，纳米颗粒因其特殊的表面结构，在不同领域具有较高的应用价值。纳米二氧化钛表面改性技术可以改变其表面的理化性质从而制备特定性能的产品。本发明采用特定的改性方法制备的改性纳米二氧化钛形成特殊的中孔结构，该结构可以为c3s反应提供更多的活性位点，并降低硅钙体系共熔点，加快熟料烧成速度，实现了水泥熟料的高效煅烧，有效减少了so2、nox等污染物的排放，从而达到提能降耗减排的技术效果。

20、钢渣矿物组成类似于水泥熟料，存在着c2s、c3s、c4af、c2f等活性矿物，含量较水泥熟料少，同时还存在着橄榄石、镁蔷薇辉石、ro相(cao-feo-mno-mgo固熔体)以及游离f-cao等物质，具备潜在活性，可作为水泥混合材或混凝土掺合料使用；而石墨粉的特殊层状结构可以显著提高水泥熟料强度。将钢渣粉与石墨粉按照特定比例混合使用后，二者协同作用，可以显著提高反应速度，加快熟料烧成速度；还可以与本发明制备的改性二氧化钛共同作用，利用本发明制备的改性二氧化钛的特殊结构，吸附更多的复合钢渣粉，激发复合钢渣粉活性成分，显著提高了水泥熟料强度。

21、本发明水泥熟料矿化催化剂为灰色粉状物料，在水泥生料粉磨时，按0.6-1.0％准确计量入磨。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、(1)对生料粉磨助磨，具有“助磨”作用，可提高粉磨效率，提高生料流动性、分散性。

24、(2)降低烧成温度，节约煤耗，加快烧成速度，提高窑的产量，降低电耗。

25、(3)促进早强、高强矿物形成，提高熟料强度，改善熟料性能。

26、(4)减少了so2、nox污染物的排放。

技术特征：

1.一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，它是由以下重量百分比的原料制成：石膏45-50％、萤石40-50％、改性纳米tio21-2％、复合钢渣粉2-4％、甘油1-4％、尿素1-3％。

2.根据权利要求1所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，它是由以下重量百分比的原料制成：石膏47％、萤石44％、改性纳米tio21.5％、复合钢渣粉4％、甘油2％、尿素1.5％。

3.根据权利要求1或2所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述石膏为天然石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫石膏中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述复合钢渣粉为钢渣粉与石墨粉按照5:1的重量比组成；所述钢渣粉粒径为3μm-30μm。

5.根据权利要求1或2所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述改性纳米tio2是通过下述方法制备得到的：

6.根据权利要求5所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述步骤(1)中钛酸四丁酯与无水乙醇的质量比为1:5-7。

7.根据权利要求5所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述步骤(2)中无水乙醇、丙酸、去离子水的质量比为20：1:1.5。

8.根据权利要求5所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述步骤(3)中混合液2的滴加速度为0.1ml/s。

9.根据权利要求5所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂，其特征在于，所述步骤(4)中烘箱干燥温度60℃，时间8h。

10.一种权利要求1-9任一项所述的用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于干法水泥回转窑熟料生产的矿化催化剂及其制备方法，属于建筑材料外加剂技术领域。它是由以下重量百分比的原料制成：石膏45‑50％、萤石40‑50％、改性纳米TiO21‑2％、复合钢渣粉2‑4％、甘油1‑4％、尿素1‑3％。本发明采用特定的改性方法制备的改性纳米二氧化钛形成特殊的中孔结构，该结构可以为C<subgt;3</subgt;S反应提供更多的活性位点，并降低硅钙体系共熔点，加快熟料烧成速度，实现了水泥熟料的高效煅烧，有效减少了SO<subgt;2</subgt;、NO<subgt;X</subgt;等污染物的排放，从而达到提能降耗减排的技术效果。

技术研发人员：刘茂东,李玮,赵鹿鸣,赵维龙,朱红海,朱玉安
受保护的技术使用者：临沂德艺科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18