專利名稱：復(fù)合石膏水泥生產(chǎn)新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷化工副產(chǎn)石膏的改性，形成具有水硬性的膠凝材料，屬于磷化工和建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國，工業(yè)廢渣石膏，主要是磷石膏、煙氣脫硫石膏、氟石膏等工業(yè)廢渣的排放量，全年約2000萬噸左右；到2010年將增至3500萬噸/年；累計(jì)排放量近億噸。如此巨大地排放量，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，還對電力、化工等工業(yè)的可持續(xù)發(fā)帶來嚴(yán)重的影響。 如何解決這一久而未決的環(huán)境治理難題，國家早已安排大量人力物力予以攻關(guān)，但都收效甚微，直到目前為止，全國對工業(yè)廢廢渣石膏的利用量，還不到每年總排放量的5%左右。任重而道遠(yuǎn)。1985年前后，國家科委、化工部等有關(guān)單位，在調(diào)整化肥磷鉀比例的攻關(guān)項(xiàng)目中， 曾聯(lián)合下達(dá)了 “用磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥”的子課題。目的之一就是要大量有效地吞吐廢
禮:石骨。早期研究指出了用磷石膏制取硫酸和水泥有兩種不同的水泥品種，一種是用磷石膏制取普通硅酸鹽水泥及二氧化硫；另一種是用磷石膏制取“含硫鋁”硅酸鹽水泥。前者在我國中試成功后已通過化工部部級鑒定；后者由前蘇聯(lián)的學(xué)者完成。它們的生產(chǎn)工藝大體相同，只是配料時(shí)，前者“鋁氧率”要低于后者，生產(chǎn)工藝都十分復(fù)雜。用磷石膏制取硫酸和水泥的工藝流程是(I)原料選擇、(2)磷石膏脫水、(3)生料配合、(4)生料制備、(5)旋窯煅燒、(6)水泥制備、(7) SO3濃度控制、(8)硫酸制備。用磷石膏制取硫酸和水泥時(shí)，必須嚴(yán)格控制配料率值，這些率值包括飽和率、硅酸率、“鋁氧率”，另外還有一個(gè)普通硅酸鹽水泥所沒有的“硫化鈣”率值，這個(gè)率值和游離石灰一樣并和游離石灰一起，嚴(yán)重影響水泥熟料的最終強(qiáng)度，十分難以控制。還有，當(dāng)原料中的P2O5大于I. 5%以上時(shí)，熟料的強(qiáng)度就很難達(dá)到32. 5#水泥；在水泥熟料煅燒過程中，電耗、煤耗兩大消耗也很難達(dá)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)踐證明，用磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥，弊大于利(I)生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜、(2)工廠總投資大、(3)配料率值多且難以控制、(4)硫酸難以優(yōu)質(zhì)，水泥難以高強(qiáng)、(5)生產(chǎn)成本高于傳統(tǒng)制酸工藝、(6)當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模大到必須安裝電收塵器時(shí)，“漏氧”超過4%時(shí)容易引起裝置爆炸，生產(chǎn)過程存在安全隱患、(7)生產(chǎn)過程中，SO2氣體的逸出會(huì)造成二次污染。由于上述原因，用磷石膏生產(chǎn)硫酸和水泥，建廠規(guī)模受到極大限制，推廣與應(yīng)用將難以達(dá)到預(yù)期目的。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提出了用工業(yè)廢渣石膏生產(chǎn)“復(fù)合石膏水泥”的新工藝，并以磷石膏的應(yīng)用為例，闡明這種工藝的特點(diǎn)。只要突破了對磷石膏的生產(chǎn)應(yīng)用，其它廢渣石膏的應(yīng)用就迎刃而解了。采用本發(fā)明，不但可以達(dá)到大量利用廢渣石膏的目的，還可以在簡化工藝流程、節(jié)約建設(shè)投資的前提下，生產(chǎn)多品種水泥，滿足市場需要。
四具體實(shí)施方式
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)第一步、將工業(yè)廢渣石膏原料在300-750°C溫度下制備成無水硫酸鈣；第二步、在無水硫酸鈣半成品中，加入硫酸鹽類外加劑，制備成高強(qiáng)石膏水泥；第三步、將高溫冶金渣(水淬高爐礦渣、鋼渣等)單獨(dú)“粉磨”或與硅酸鹽水泥熟料共同“粉磨”后，再與高強(qiáng)石膏水泥混合，即制備成“石膏復(fù)合水泥”。利用這種火山類水泥復(fù)合技術(shù)，可以充分利用含硫酸鈣的廢渣石膏，制備多品種水泥；諸如硅酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥、硫鋁酸鹽-硅酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥、硫鐵酸鹽-硅酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明的石膏復(fù)合水泥所用的主要原料，化學(xué)石膏、礦渣、鋼渣等均系工業(yè)廢渣，原料易得、價(jià)格低廉。變廢為寶、變害為利。2、本發(fā)明的生產(chǎn)方法可靠易行，所需設(shè)備少，工藝流程簡單，建廠周期短、投資省。3、本發(fā)明中的大部分原料無需粉磨，而高強(qiáng)石膏水泥又采用中、低溫煅燒，節(jié)煤省電；既環(huán)保，又節(jié)能，有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。4石膏、復(fù)合水泥的抗壓強(qiáng)度，在32. 5兆帕以上，具有與普通硅酸鹽水泥相同的力學(xué)性能和使用性能?？沽蛩猁}性、耐磨性等到性能還優(yōu)于普通硅酸鹽水泥。本發(fā)明結(jié)合實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步描述。實(shí)驗(yàn)一、磷肥廠生產(chǎn)磷酸排出的廢渣磷石膏(殘留磷1%以下)于700°C左右的溫度環(huán)境下制備成粉體無水石膏。在無水石膏中加入2% -5%的硫酸鹽類轉(zhuǎn)換劑，制備成高強(qiáng)石膏水泥，按照GB9776-88《建筑石膏》標(biāo)準(zhǔn)檢測，初凝90分鐘，終凝110分鐘；抗折強(qiáng)度9. 1MP，抗壓強(qiáng)度33. 6MP，相似于32. 5#水泥。但軟化系數(shù)在O. 45-0. 65間。實(shí)驗(yàn)二、在已制備好的高強(qiáng)無水石膏水泥中，分別加入10%、30%、50%重量比例的普通硅酸鹽水泥，制備成“復(fù)合石膏水泥”。再采用上述相同的檢測方法，用4X4X16cm 的模具成型，24小時(shí)后脫模，將試件置于60度烘箱中烘干，分別記錄各不同比例試件的重量，然后將試件放入標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的水池中，浸泡3天、7天、28天后，分別測出3、7、28天試件的干燥重量。經(jīng)檢測，未加普通硅酸鹽水泥的石膏水泥，雖然浸泡3天的重量有所增加，但到7 天時(shí)增重量減少，28天出現(xiàn)了負(fù)增長，表明硬化體在水中開始溶解，高強(qiáng)石膏水硬性較差。當(dāng)水泥摻量在30-50%時(shí)，各齡期硬化體的增重量基本不變，而水泥摻量達(dá)到 50%時(shí)，硬化體的重量還在繼續(xù)增長。30-50%的水泥摻量都能使高強(qiáng)無水石膏具有水硬性。實(shí)驗(yàn)三、用與實(shí)驗(yàn)二相同的試驗(yàn)方法成型，并分成兩組，一組在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室條件下自然養(yǎng)護(hù)14天后測定其干燥強(qiáng)度；另一組在干燥14天后置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)池中再養(yǎng)護(hù)14天后測定強(qiáng)度。兩組硬化體的強(qiáng)度測試結(jié)果與它們的比值見表2。表不同養(yǎng)護(hù)條件下硬化體抗壓強(qiáng)度(Mp)
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合石膏水泥生產(chǎn)新工藝，其主要原料是天然石膏或工業(yè)化學(xué)石膏。先將這種以硫酸鈣為主要成份的石膏制備成II型無水石膏后再加入酸性復(fù)合外加劑，形成高強(qiáng)石膏水泥。將高強(qiáng)石膏水泥與普通硅酸鹽水泥或混合硅酸鹽水泥按設(shè)計(jì)比例配合并混合，從而制備成復(fù)合石膏水泥。
2.按照權(quán)利要求1，復(fù)合石膏水泥所用的石膏，其特征在于2H20-CaS04的含量應(yīng)不小于80 %，最佳含量應(yīng)為84-91 %。
3.按照權(quán)利要求1，加入II型無水石膏中的酸性外加劑又稱之為硬化促進(jìn)劑，是指 K2S04、Na2S04、(NH) 2S04、MgS04、CdS04、A12 (S04) 3 等硫酸鹽及其復(fù)鹽。它們的摻量在 0*5-5* 0%間。
4.按照權(quán)利要求1，在普通硅酸鹽水泥與石膏水泥復(fù)合時(shí)，有三種工藝方案4、1、普通硅酸鹽水泥與高強(qiáng)石膏水泥直接復(fù)合，形成硅酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥；4、2、將高溫活性渣如高爐礦渣、冶金鋼渣、粉煤灰等加入水泥熟料中共同粉磨，先制備成礦渣硅酸鹽水泥或鋼渣硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥然后再與高強(qiáng)石膏水泥復(fù)合，即形成硅酸鹽-硫鋁酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥、或硅酸鹽-硫鐵酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥。4、3、將高爐礦渣、冶金鋼渣、粉煤灰等先單獨(dú)粉磨，然后再與硅酸鹽水泥、高強(qiáng)復(fù)合水泥復(fù)合，同樣制得上述多品種水泥。
5.按照權(quán)利要求4，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、鋼渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥與高強(qiáng)石膏水泥復(fù)合配合比在20-80%間。
全文摘要
復(fù)合石膏水泥，屬于化工領(lǐng)域、磷化工領(lǐng)域和建筑材料領(lǐng)域。其目的是將氣硬性石膏膠凝材料轉(zhuǎn)變成水硬性膠凝材料，通過物理、化學(xué)及物理化學(xué)復(fù)合改性方法，轉(zhuǎn)變成水硬性材料。以大量、充分的利用工業(yè)副產(chǎn)石膏。其技術(shù)要點(diǎn)是先將這種以硫酸鈣為主要成份的石膏制備成II型無水石膏后再加入K2SO4、Na2SO4、(NH)2SO4、MgSO4、CdSO4、Al2(SO4)3等硫酸鹽及其復(fù)鹽中的一種或兩種以上，它們的摻量在0.5-5.0％間；形成高強(qiáng)石膏水泥。將高強(qiáng)石膏水泥與普通硅酸鹽水泥或混合硅酸鹽水泥按20-80％或80-20％配比混合，從而制備成復(fù)合石膏水泥。品種有硅酸鹽-硫鋁酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥、硅酸鹽-硫鐵酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥及硅酸鹽-硫酸鹽復(fù)合水泥。這些水泥都與傳統(tǒng)水泥有相同或更優(yōu)的應(yīng)用性能，可廣泛應(yīng)用于建筑工程、道路工程及水工工程。
文檔編號C04B11/30GK102584054SQ20121001971
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月21日
發(fā)明者彭漢東, 蘇兆祥, 許浪, 金周寶 申請人:彭漢東, 蘇兆祥, 許浪, 金周寶