一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法；以磷石膏完全代替石灰石和天然石膏，經(jīng)同鋁礬土、固廢鋼渣、無煙煤粉磨均化后，通過分段煅燒的方法制備硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明專利技術(shù)可大幅度提高磷石膏利用率，并且高濃度的二氧化硫尾氣可通過吸收制備硫酸。本發(fā)明專利技術(shù)制備的硫鋁酸鹽水泥熟料硬化速度快，前期強度高且后期強度也增進穩(wěn)定，性能測試表明，使用本發(fā)明專利技術(shù)方法制備的硫鋁酸鹽水泥的力學(xué)強度符合硫鋁酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)。

Method for preparing sulphoaluminate cement by calcining phosphogypsum

The invention relates to a method for segmentation of phosphogypsum calcined sulphoaluminate cement with phosphogypsum; completely replace natural gypsum and limestone, with bauxite, anthracite, solid waste slag grinding after homogenization, sulphoaluminate cement through the method of subsection calcination system. The invention can greatly improve the utilization ratio of phosphogypsum, and the tail gas of high concentration sulfur dioxide can be prepared by absorption of sulfuric acid. The preparation of sulphoaluminate cement clinker pre hardening speed, high strength and post strength also increase the stability and performance tests show that the mechanical strength of sulphoaluminate cement prepared using the method of the invention accords with the standard of sulphoaluminate cement.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法
：本專利技術(shù)屬于水泥材料的
，涉及以磷化工工業(yè)廢棄物磷石膏為原料制備硫鋁酸鹽水泥的方法。
技術(shù)介紹
：隨著工程技術(shù)的現(xiàn)代化，對特種水泥的技術(shù)要求也越來越高。其中包括特殊工程施工時對快速凝結(jié)與硬化的速度和各期硬度均有了特別的要求，如水泥管路的連接施工，大型裝備的基礎(chǔ)現(xiàn)場的施工等。然而雖然應(yīng)用與銷售市場的不斷擴大但因產(chǎn)品的成本較高而受到限制，使更多的用戶可望而不可及。另一方面，作為世界上的三大磷肥生產(chǎn)國之一，受磷石膏雜質(zhì)指標(biāo)及應(yīng)用技術(shù)的制約，難以實現(xiàn)大宗利用，龐大的磷肥產(chǎn)業(yè)留下了3億噸工業(yè)副產(chǎn)磷石膏，每年的排放量約7000萬噸，利用量約為1700萬噸，利用率不到30％，已成為磷復(fù)肥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。如何利用副產(chǎn)磷石膏來制備硫鋁酸鹽水泥，已經(jīng)成為國內(nèi)外研究者研究的重點之一。中國專利文件CN1401604A公開了一種快硬硫鋁酸鹽水泥的制作工藝，此工藝以生料配比為脫水磷石膏17-20％，石灰石45-52％，礬土31-35％，此工藝成功的利用廢料磷石膏取代了生料配比中的天然石膏，可以部分降低硫鋁酸鹽水泥的成本，但工藝中磷石膏的使用量僅僅占到生料配比的17-20％,專利技術(shù)中還需要45-52％的石灰石，達不到有效利用磷石膏的目的，另外工藝中磷石膏的分解會釋放二氧化硫，不妥善處理會造成環(huán)境污染。中國專利文件CN103304170A公開了一種生產(chǎn)硫鋁酸鹽水泥的方法，將石灰石、磷石膏、低品位礬土以及焦炭按一定比例配制成水泥生料，經(jīng)過粉磨混勻后在高溫下煅燒，煅燒過程中通過促進磷石膏盡可能多的分解，分解生成的氧化鈣代替部分石灰石，二氧化硫氣體可以收集制備硫酸，此工藝配比為石灰石30-60份、磷石膏25-55份、低品位礬土15-45份，此專利技術(shù)也可以成功利用廢料磷石膏取代了天然石膏，適當(dāng)降低了水泥的成本，但磷石膏未完全取代石灰石，生料配比中仍然有高達30-60份的石灰石，石灰石分解生成的二氧化碳會大大稀釋二氧化硫的濃度，使得二氧化硫制備硫酸的成本和難度增加。中國專利文件CN101481222A公開了一種磷石膏部分轉(zhuǎn)化制硫鋁酸鹽水泥副產(chǎn)硫酸銨的方法，主要步驟包括磷石膏轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化物過濾分離、轉(zhuǎn)化液的中和、硫酸銨溶液的濃縮結(jié)晶干燥、濾餅及鋁釩土的干燥、生料配料和均化、熟料煅燒和冷卻、熟料調(diào)質(zhì)、研磨及均化、煅燒尾氣處理等。通過對不需預(yù)處理的磷石膏部分轉(zhuǎn)化得到滿足硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)所需配料要求的混合料，不需再外加石灰石，拓展了磷石膏的應(yīng)用范圍，但此工藝需先將磷石膏轉(zhuǎn)化為碳酸鈣然后再進行生料配比和煅燒，所需設(shè)備和工藝流程都較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
：針對目前硫鋁酸鹽水泥制備中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種可完全利用磷石膏取代天然石膏和石灰石，并可通過回收尾氣聯(lián)產(chǎn)硫酸的硫鋁酸鹽生產(chǎn)方法，且工藝路線簡單，生產(chǎn)成本低，具有良好的的經(jīng)濟和環(huán)境效益。專利技術(shù)概述本專利技術(shù)以磷石膏、鋁礬土、固廢鋼渣和無煙煤為原料，經(jīng)配料、粉磨、均化后制塊后，在高溫爐內(nèi)分段煅燒制成熟料，所得熟料可添加天然石膏或石灰石制備不同類型的硫鋁酸鹽水泥，也可不外加天然石膏，直接獲得硫鋁酸鹽水泥。專利技術(shù)詳述本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，包括步驟如下：a.水泥生料的制備：按照如下質(zhì)量份進行配料：磷石膏為75-90份，鋁礬土18-28份，鋼渣2-4份，無煙煤3-5份，將各組分混勻，粉磨均化后得水泥生料；b.硫鋁酸鹽水泥熟料的制備：將步驟a制得的水泥生料首先升溫至900～1200℃，在此溫度下煅燒20-40分鐘；然后升溫到1250-1300℃，在此溫度下煅燒20分鐘，冷卻后得到硫鋁酸鹽水泥熟料；c.硫鋁酸鹽水泥的制備：將步驟b得到的硫鋁酸鹽水泥熟料再次研磨，即得到硫鋁酸鹽水泥。根據(jù)本專利技術(shù)，優(yōu)選的，步驟a中各組分粉磨后細(xì)度為80-150目；優(yōu)選的，步驟a采用的鋁礬土中Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55-68％，進一步優(yōu)選62％；優(yōu)選的，步驟a各組分粉磨均化后制備成塊狀水泥生料，塊狀水泥生料的大小優(yōu)選250*100*50mm；優(yōu)選的，步驟a所述的磷石膏為二水磷石膏。根據(jù)本專利技術(shù)，優(yōu)選的，步驟b中所述的煅燒在隧道窯中進行；進一步優(yōu)選的，步驟b中首先升溫溫度為950～1150℃，在此溫度下煅燒時間優(yōu)選30分鐘。根據(jù)本專利技術(shù)，優(yōu)選的，步驟b煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫尾氣收集后送入硫酸制備系統(tǒng)，制備硫酸。將二氧化硫尾氣收集制備硫酸的過程，按現(xiàn)有技術(shù)即可。根據(jù)本專利技術(shù)，優(yōu)選的，步驟c中硫鋁酸鹽水泥熟料研磨至比表面積為300～400m2/Kg，進一步優(yōu)選350m2/Kg。根據(jù)本專利技術(shù)，步驟b得到的硫鋁酸鹽水泥熟料可按照要求添加天然石膏，制成不同種類的硫鋁酸鹽水泥。天然石膏的配入量按以下公式計算：CG＝0.13*M*AC/SCG——天然石膏摻入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(天然石膏與硫鋁酸鹽水泥熟料的比值)，設(shè)硫鋁酸鹽水泥熟料為1；AC——硫鋁酸鹽水泥熟料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；S——天然石膏中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；M——天然石膏系數(shù)，不同硫鋁酸鹽水泥中天然石膏配量不同，M取值不同，M取值范圍在0-4之間。不同硫鋁酸鹽水泥中M取值如下：早強、高強型硫鋁酸鹽水泥M取值：0-1；膨脹型硫鋁酸鹽水泥M取值：1-2；自應(yīng)力型硫鋁酸鹽水泥M取值：2-4；低堿度型硫鋁酸鹽水泥M取值：2.5-3.0。本專利技術(shù)中通過調(diào)整水泥生料配料方式，以磷石膏完全替代天然石膏和石灰石，在900-1150℃時，無煙煤會逐步將磷石膏中的硫酸鈣還原生成二氧化硫和氧化鈣，二氧化硫經(jīng)氧化吸收制成硫酸產(chǎn)品，經(jīng)過20-40分鐘的保溫，磷石膏大量分解并逐漸生成硫鋁酸三鈣，繼續(xù)升溫到1250-1300℃后，在此溫度下生成大量的硅酸二鈣，最終與鋁礬土及未還原的硫酸鈣燒結(jié)制成硫鋁酸鹽水泥；本專利技術(shù)水泥生料在高溫煅燒過程中，大部分磷石膏在無煙煤作用下發(fā)生分解，分解率為75-85％，其中鋼渣可提供三氧化二鐵與氧化鈣和三氧化二鋁一同形成鐵鋁酸四鈣，補強前期強度，參加反應(yīng)的磷石膏分解生成氧化鈣可全部代替石灰石，分解產(chǎn)生的二氧化硫氣體濃度為7-9％，可用于生產(chǎn)硫酸；剩余未分解的磷石膏經(jīng)高溫煅燒后，轉(zhuǎn)化為高溫石膏，可替代熟料產(chǎn)品所需外摻加的天然石膏。本專利技術(shù)主要化學(xué)反應(yīng)如下：常溫—300℃原料脫水，包括物理水和結(jié)晶水；300℃—450℃磷石膏轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水石膏；450℃—600℃鋁礬土分解形成α-Al2O3，物料中出現(xiàn)α-SiO2和Fe2O3；600℃—900℃α-Al2O3、α-SiO2和Fe2O3繼續(xù)增加；900℃—1150℃磷石膏還原生成CaO和SO2，3CaO·3Al2O3·CaSO4和2CaO·Al2O3·SiO2形成并逐步積累；游離氧化鈣的吸收率達1/2，α-Al2O3、α-SiO2和CaSO4的含量迅速減小；1150℃—1250℃3CaO·3Al2O3·CaSO4持續(xù)增加，游離CaO和2CaO·Al2O3·SiO2消失，在1250℃出現(xiàn)4CaO·2SiO·CaSO4礦物，此時試樣的礦物組成主要為3CaO·3Al2O3·CaSO4、4CaO·2SiO·CaSO4、β-2CaO·SiO2、游離CaSO4和少量鐵相；1250℃—1300℃4CaO·2SiO·CaSO4消失，分解成α-2CaO·SiO2和游離CaSO4，此時熟料主要礦物3CaO本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，包括步驟如下：a.水泥生料的制備：按照如下質(zhì)量份進行配料：磷石膏為75?90份，鋁礬土18?28份，鋼渣2?4份，無煙煤3?5份，將各組分混勻，粉磨均化后得水泥生料；b.硫鋁酸鹽水泥熟料的制備：將步驟a制得的水泥生料首先升溫至900～1200℃，在此溫度下煅燒20?40分鐘；然后升溫到1250?1300℃，在此溫度下煅燒20分鐘，冷卻后得到硫鋁酸鹽水泥熟料；c.硫鋁酸鹽水泥的制備：將步驟b得到的硫鋁酸鹽水泥熟料再次研磨，即得到硫鋁酸鹽水泥。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，包括步驟如下：a.水泥生料的制備：按照如下質(zhì)量份進行配料：磷石膏為75-90份，鋁礬土18-28份，鋼渣2-4份，無煙煤3-5份，將各組分混勻，粉磨均化后得水泥生料；b.硫鋁酸鹽水泥熟料的制備：將步驟a制得的水泥生料首先升溫至900～1200℃，在此溫度下煅燒20-40分鐘；然后升溫到1250-1300℃，在此溫度下煅燒20分鐘，冷卻后得到硫鋁酸鹽水泥熟料；c.硫鋁酸鹽水泥的制備：將步驟b得到的硫鋁酸鹽水泥熟料再次研磨，即得到硫鋁酸鹽水泥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，其特征在于，步驟a中各組分粉磨后細(xì)度為80-150目。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，其特征在于，步驟a采用的鋁礬土中Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55-68％，優(yōu)選62％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，其特征在于，步驟a各組分粉磨均化后制備成塊狀水泥生料，塊狀水泥生料的大小為250*100*50mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，其特征在于，步驟a所述的磷石膏為二水磷石膏。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷石膏分段煅燒制硫鋁酸鹽水泥的方法，其特征在于，步...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡兆平，王懷利，于南樹，劉陽，李興平，
申請(專利權(quán))人：金正大諾泰爾化學(xué)有限公司，金正大生態(tài)工程集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：貴州,52