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CN107473613B - 一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法 - Google Patents

一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用工业固态废弃物生产的水泥。所述水泥由以下原料制成:熟料77.00~82.50%,炉底渣0.30~7.90%,脱硫石膏1.60~5.55%,采矿废石2.90~7.60%,高硅砂岩0~1.00%,粉煤灰0.70~6.70%,高镁废石0~12.00%,磷石膏0~2.40%,钛石膏0~0.80%;其中所述熟料由以下原料制成:普通石灰石、大理石锯末、大理石边角料、高镁废石、砂岩、红土和湿排粉煤灰。该水泥用大理石锯末、边角料制备水泥生料,废渣利用率大,可以节约大量的天然资源和能源;同时,高镁废石既用来配制生料,也充当水泥的混合材同时使用,大大提高了高镁废石的利用率。

Description

一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料领域,具体涉及一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法。
背景技术
水泥,广泛应用于工业和民用建筑。传统的水泥熟料采用石灰石、粘土、硅砂、铁矿石、石膏、萤石、煤等天然矿产资源和能源为原料进行配料煅烧,浪费了大量的天然资源和能源。目前,采用工业废渣生产的水泥,可以降低水泥的生产成本。粉煤灰等工业废渣作为混合材料被广泛应用于水泥领域,但近些年来,粉煤灰等工业废渣已经供不应求,不能满足需求。
随着我国经济与建设的飞速发展,基础建设投资不断增大,石材加工、水泥混凝土行业等也不断发展。但在发展的同时,石材加工伴随着锯末及边角料的不断产生,占用土地资源,流入河流造成水体污染,扬尘造成空气污染。另外,作为生产水泥的主要原材料,石灰石主要由开采矿山获得,而随着开采力度的加大,石灰石矿山固体废弃物高镁石灰石也逐年增加,这些固废长期堆存于地表,不仅占用了大量土地资源,也对环境有着潜在的危害,如造成土壤和水环境的污染、破坏植被等。
广西贺州市依托丰富矿产资源重点发展石材、有色金属加工工业。尤其是大理石石材加工产生大量的锯末和边角料,但均未能及时、有效处理,导致乱埋乱堆已严重影响贺州市生态保护,部分企业已被迫进行停产整顿。同时,水泥矿山开挖生产水泥,大量的高镁废石占用土地资源,不仅浪费资源,且对环境造成一定压力。申请号为201210470288.X的发明公开了一种利用大理石石粉制备硅酸盐水泥熟料及其制备方法,利用大理石废料和高硅铁尾矿作为掺合料制备水泥,节约了能源,但是废渣利用较单一,且制备的水泥强度较低,有待提升。申请号为201510274585.0的发明专利公开了一种高镁废石粉基复合矿物掺合料及在高强度混凝土中的应用,将高镁废石粉磨,得到高镁废石粉基复合矿物作为混凝土掺合料,提供了一种高镁废石的利用途径,但是掺杂量较低,利用率不高。
发明内容
本发明的发明目的之一是,针对上述问题,提供一种利用工业固态废弃物生产的水泥,采用大理石锯末、边角料制备水泥生料,废渣利用率大,可以节约大量的天然资源和能源;同时,高镁废石既用来配制生料,也充当水泥的混合材同时使用,大大提高了高镁废石的利用率。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料77.00~82.50%,炉底渣0.30~7.90%,脱硫石膏1.60~5.55%,采矿废石2.90~7.60%,高硅砂岩0~1.00%,粉煤灰0.70~6.70%,高镁废石0~12.00%,磷石膏0~2.40%,钛石膏0~0.80%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石71.24~82.60%,大理石锯末0~11.00%,大理石边角料0~11.00%,高镁废石1.00~5.50%,砂岩9.20~11.60%,红土1.70~6.20%,湿排粉煤灰0~3.00%。
作为一种优选的方案,所述利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料79.00~81.50%,炉底渣2.00~5.00%,脱硫石膏2.00~3.50%,采矿废石4.00~6.00%,高硅砂岩0.20~0.80%,粉煤灰2.00~4.70%,高镁废石3.00~8.00%,磷石膏0.50~1.50%,钛石膏0.20~0.60%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石72.24~76.60%,大理石锯末3.00~6.00%,大理石边角料4.5~8.00%,高镁废石1.50~3.00%,砂岩9.80~10.60%,红土1.70~4.20%,湿排粉煤灰0~1.50%。
作为一种优选的方案,所述利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料80.50%,炉底渣3.40%,脱硫石膏2.10%,采矿废石4.70%,高硅砂岩1.00%,粉煤灰0.90%,高镁废石5.00%,磷石膏2.10%,钛石膏0.30%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石73.90%,大理石锯末4.70%,大理石边角料6.40%,高镁废石2.00%,砂岩10.60%,红土1.90%,湿排粉煤灰0.50%。
作为一种优选的方案,所述大理石锯末和大理石边角料为天然大理石或人工大理石加工产生的锯末或边角料,且水分含量不高于25%。
作为一种优选的方案,所述高镁废石MgO含量≥3.5%的石灰石,采矿废石为除高镁废石外的低品位石灰石,CaO含量在48%以下。
本发明的发明目的之二是,提供一种利用工业固态废弃物生产水泥的制备方法,对固态废弃物进行充分处理,制造出的水泥质量高于国家标准,一定程度上节约了成本。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种利用工业固态废弃物生产水泥的制备方法,包括以下步骤:
(1)先将天然大理石或人工大理石锯末的水分压滤至≤25%,然后将大理石锯末、大理石边角料、高镁废石、普通石灰石、砂岩和红土按照所述质量百分比混合、粉磨配制成生料粉。
(4)将步骤(1)制得的生料粉均化,然后进入水泥回转窑煅烧并冷却,得到水泥熟料。
(5)将步骤(2)所制得的水泥熟料添加炉底渣、脱硫石膏、采矿废石、高硅砂岩、粉
煤灰、钛石膏、磷石膏和高镁废石,然后混合均匀磨粉制成水泥成品。
作为一种优选的方案,步骤(1)中,生料粉的细度要求为80微米筛筛余是15~20%。
作为一种优选的方案,步骤(2)中,生料煅烧温度为1300~1450℃。
作为一种优选的方案,步骤(2)中,磨粉控制比表面积≥350m2/kg,制成水泥成品。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
1.该发明涉及的水泥,利用大理石锯末、大理石边角料作为水泥生料,显著提高了石材开采及加工废料的利用率,节约大量的土地资源。同时,与采矿废石及脱硫石膏、磷石膏、钛石膏和高镁废石等多种工业固废结合使用,实现了固废多样化的协同处置方法,提高了工业固废的利用率。既节约了生产成本,又缓解了环境压力。同时,因为利用钛石膏作为水泥添加料使用时,会明显延长水泥凝结时间,影响水泥的使用,从而加大了钛石膏的处理难度,利用多种固废的协同作用,将钛石膏与高镁废石、高硅砂岩和采矿废石结合使用,且严格控制用量,解决了钛石膏的利用难点问题。
2.该发明涉及的水泥,高镁废石既用来配制生料,也充当水泥的混合材同时使用,打破了传统高镁废石对镁含量低于3.5%的使用要求,提高了其综合利用范围。其中,用于配制生料的高镁废石的量根据镁含量确定,防止镁煅烧后变成活性氧化镁,对水泥安定性造成影响,因此要控制镁含量。配制水泥时,对于用高镁废石充当混合材可不受镁含量限制,因为高镁废石当混合材时,本身氧化镁未经过高温煅烧,活性镁含量低,且氧化镁以粉末的形式存在,可分散活性氧化镁的碱骨料反应作用,避免水泥水化过程中的应力集中。
3.本发明涉及的制备水泥的方法,先将天然大理石或人工大理石锯末的水分压滤至≤25%,避免影响水泥窑和磨机的性能,保障喂料及输送顺利进行。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料80.50%,炉底渣3.40%,脱硫石膏2.10%,采矿废石4.70%,高硅砂岩1.00%,粉煤灰0.90%,高镁废石5.00%,磷石膏2.10%,钛石膏0.30%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石73.90%,大理石锯末4.70%,大理石边角料6.40%,高镁废石2.00%,砂岩10.60%,红土1.90%,湿排粉煤灰0.50%。
一种利用工业固态废弃物生产水泥的制备方法,包括以下步骤:
(1)先将天然大理石或人工大理石锯末的水分压滤至≤25%,然后将大理石锯末、大理石边角料、高镁废石、普通石灰石、砂岩和红土按照所述质量百分比混合、粉磨配制成生料粉;生料粉细度要求为80微米筛筛余是15%。
(2)将步骤(1)制得的生料粉均化,然后进入水泥回转窑煅烧并冷却,煅烧温度1350℃得到水泥熟料;
(3)将步骤(2)所制得的水泥熟料添加炉底渣、脱硫石膏、采矿废石、高硅砂岩、粉煤灰、钛石膏、磷石膏和高镁废石,然后混合均匀磨粉,磨粉控制比表面积≥350m2/kg,制成水泥成品。
本实施例,熟料中,大理石废料占比11.10%,高镁废石占比2.00%,制备水泥时,其他固态废弃物占比19.50%,其中,高镁废石占比5.00%,钛石膏0.30%。
实施例2
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料82.50%,炉底渣0.30%,脱硫石膏2.60%,采矿废石5.00%,粉煤灰6.70%,高镁废石2.20%,钛石膏0.70%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石75.00%,大理石锯末2.50%,大理石边角料3.50%,高镁废石2.00%,砂岩10.00%,红土4.00%,湿排粉煤灰3.00%。
本实施例,熟料中,大理石废料占比6.00%,高镁废石占比2%,制备水泥时,其他固态废弃物占比17.50%,其中,高镁废石占比2.20%,钛石膏0.70%。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料77.00%,炉底渣2.50%,脱硫石膏5.55%,采矿废石7.60%,粉煤灰5.90%,高镁废石0.40%,磷石膏0.55%,钛石膏0.70%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石80.24%,大理石锯末2.00%,高镁废石4.10%,砂岩11.60%,红土1.70%,湿排粉煤灰0.36%。
本实施例,熟料中,大理石废料占比2.00%,高镁废石占比4.10%,制备水泥时,其他固态废弃物占比23.00%,其中,高镁废石占比0.40%,钛石膏0.70%。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料82.30%,炉底渣3.90%,脱硫石膏1.60%,采矿废石5.00%,高硅砂岩0.30%,粉煤灰3.20%,高镁废石2.00%,磷石膏1.70%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石63.50%,大理石锯末10.00%,大理石边角料10.00%,高镁废石2.00%,砂岩11.00%,红土3.50%。
本实施例,熟料中,大理石废料占比20.00%,高镁废石占比2.00%,制备水泥时,其他固态废弃物占比18.70%,其中,高镁废石占比2.00%,未含钛石膏。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料77.80%,炉底渣,5.90%,高镁废石2.00%,脱硫石膏4.20%,采矿废石6.50%,粉煤灰2.10%,钛石膏1.50%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石82.50%,高镁废石0.40%,砂岩9.20%,红土6.20%,湿排粉煤灰1.60%。
本实施例,熟料中,未含大理石废料,高镁废石占比0.40%,制备水泥时,其他固态废弃物占比21.20%,其中,高镁废石2.00%,含钛石膏1.50%。
制备方法同实施例1。
实施例6
一种利用工业固态废弃物生产的水泥,由以下重量百分比的原料制成:
熟料76.20%,炉底渣4.10%,脱硫石膏3.70%,采矿废石2.90%,高硅砂岩1.10%,粉煤灰0.70%,高镁废石10.50%,钛石膏0.80%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石82.00%,大理石锯末0.30%,高镁废石3.80%,砂岩9.60%,红土4.00%,湿排粉煤灰0.30%。
本实施例,熟料中,大理石废料占比0.30%,高镁废石占比3.80%,制备水泥时,其他固态废弃物占比17.80%,其中,高镁废石占比10.50%,钛石膏0.80%。
制备方法同实施例1。
对实施例1-6制备的水泥性能进行测试,测试结果如表1:
表1水泥性能结果
从表1结合实施例1-6可以看出,本发明配制的水泥性能完全满足国家标准,将大理石锯末、大理石边角料结合高镁废石应用于水泥,28d抗压强度高于标准要求,强度得到提高。同时,与脱硫石膏、磷石膏、钛石膏等多种工业固废经过处理应用于水泥,提高了固废利用率,既节约成本,又缓解了环境压力。
同时,实施例1-4可以看出,在适度范围内调整大理石锯末、大理石边角料的含量,并不影响水泥的成品的质量。但是过度添加则会使水泥强度降低。
实施5说明,钛石膏的含量直接影响水泥凝结时间,因此应该严格控制含量。
实施例6可以看出,高镁废石当混合材时,适度提高含量并不会影响水泥强度,是因为本身氧化镁未经过高温煅烧,活性镁含量低,且氧化镁以粉末的形式存在,可分散活性氧化镁的碱骨料反应作用,避免水泥水化过程中的应力集中。但是用于配制生料的高镁废石的量根据镁含量不能过高,防止镁煅烧后变成活性氧化镁,对水泥稳定性造成影响。
上述说明凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,盖专利范围。

Claims (9)

1.一种利用工业固态废弃物生产的水泥,其特征在于,由以下重量百分比的原料制成:
熟料 77.00~82.50%,炉底渣 0.30~7.90%,脱硫石膏 1.60~5.55%,采矿废石2.90~7.60%,高硅砂岩 0~1.00%,粉煤灰 0.70~6.70%,高镁废石0.4~12.00%,磷石膏 0~2.40%,钛石膏 0~0.80%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石 71.24~82.60%,大理石锯末 0~11.00%,大理石边角料 0~11.00%,高镁废石 1.00~5.50%,砂岩 9.20~11.60%,红土 1.70~6.20%,湿排粉煤灰 0~3.00%;
所述高镁废石为MgO含量≥3.5%的石灰石。
2.根据权利要求1所述的利用工业固态废弃物生产的水泥,其特征在于,由以下重量百分比的原料制成:
熟料 79.00~81.50%,炉底渣 2.00~5.00%,脱硫石膏 2.00~3.50%,采矿废石4.00~6.00%,高硅砂岩 0.20~0.80%,粉煤灰 2.00~4.70%,高镁废石 3.00~8.00%,磷石膏 0.50~1.50%,钛石膏 0.20~0.60%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石 72.24~76.60%,大理石锯末 3.00~6.00%,大理石边角料 4.5~8.00%,高镁废石 1.50~3.00%,砂岩 9.80~10.60%,红土 1.70~4.20%,湿排粉煤灰0~1.50%。
3.根据权利要求1所述的利用工业固态废弃物生产的水泥,其特征在于,由以下重量百分比的原料制成:
熟料80.50%,炉底渣 3.40%,脱硫石膏 2.10%,采矿废石 4.70%,高硅砂岩1.00%,粉煤灰 0.90%,高镁废石 5.00%,磷石膏 2.10%,钛石膏 0.30%;
其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成:
普通石灰石 73.90%,大理石锯末 4.70%,大理石边角料 6.40%,高镁废石 2.00%,砂岩 10.60%,红土 1.90%,湿排粉煤灰 0.50%。
4.根据权利要求1-3任一所述的利用工业固态废弃物生产的水泥,其特征在于,所述大理石锯末和大理石边角料为天然大理石或人工大理石加工产生的锯末或边角料,且水分含量不高于25%。
5.根据权利要求1-3任一所述的利用工业固态废弃物生产的水泥,其特征在于,采矿废石为除高镁废石外的石灰石,且CaO含量在48%以下。
6.根据权利要求1-3任一所述的利用工业固态废弃物生产的水泥的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)先将天然大理石或人工大理石锯末的水分压滤至≤25%,然后将大理石锯末、大理石边角料、高镁废石、普通石灰石、砂岩、红土和湿排粉煤灰按照所述重量 百分比混合、粉磨配制成生料粉;
(2)将步骤(1)制得的生料粉均化,然后进入水泥回转窑煅烧并冷却,得到水泥熟料;
(3)将步骤(2)所制得的水泥熟料添加炉底渣、脱硫石膏、采矿废石、高硅砂岩、粉煤灰、钛石膏、磷石膏和高镁废石,然后混合均匀磨粉制成水泥成品。
7.根据权利要求6所述的利用工业固态废弃物生产的水泥的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,生料粉的细度要求为80微米筛筛余是15~20%。
8.根据权利要求6所述的利用工业固态废弃物生产的水泥的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,生料煅烧温度为1300~1450℃。
9.根据权利要求6所述的利用工业固态废弃物生产的水泥的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,磨粉控制比表面积≥350m2/kg,制成水泥成品。
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