專利名稱：硫鋁酸鹽水泥的立窯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水硬性水泥，具體是硫鋁酸鹽特種水泥技術(shù)領(lǐng)域。
七十年代末，中國研制成功的硫鋁酸鹽水泥，主要包括自應(yīng)力、膨脹及快硬水泥三個品種，屬特種水泥。目前，該類水泥均采用回轉(zhuǎn)窯工藝制造，國內(nèi)年總產(chǎn)量約40萬噸，不能滿足國內(nèi)外市場的需求。利用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)建廠投資多、投產(chǎn)周期長、能耗大、成本高，因此，亟需開創(chuàng)用立窯工藝制造硫鋁酸鹽水泥的新途徑。國內(nèi)立窯水泥廠為數(shù)眾多、分布廣泛，有利用當(dāng)?shù)刭Y源與就近供應(yīng)用戶的優(yōu)勢。有人曾進行過用立窯制造超早強水泥、地質(zhì)勘探水泥等同類產(chǎn)品的試驗研究，但終因立窯工藝固有的特點及缺陷，如半黑或全黑生料在煅燒時的嚴重還原使熟料礦物組成難以控制，并且，熟料中因存在的fcao及C12A7使水泥急凝，所以，尚無用立窯工藝直接生產(chǎn)成功自應(yīng)力等硫鋁酸鹽水泥的方法，也無用立窯制造方法提供的符合國家有關(guān)標準規(guī)定的自應(yīng)力等硫鋁酸鹽水泥產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的在于提供一種完全采用立窯水泥工藝直接生產(chǎn)硫鋁酸鹽特種水泥的制造方法，其節(jié)能顯著，成本低，制造方便，質(zhì)量易保證。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種硫鋁酸鹽水泥的立窯制造方法，其特征是采用石油焦和/或無煙煤配制全黑或半黑生料，基本原料為石膏、石灰石、礬土，要求燃料Qy≥27500kJ/kg，根據(jù)窯型及燃料種類的不同，按低限熱耗3000-4000kJ/kg熟料，計算確定燃料的加入量;生料中的鋁硫比k1為1.60-2.10，堿度系數(shù)cm為0.70-1.00，配料設(shè)計按下式計算k1＝A1/S1＝k2-k2(1-K)(1+S2)，Cm＝〔C-0.7(F+T+S)〕/(1.87S+0.55A)，計算取k2＝3.00-3.82，K＝50-70%，要求實際熟料的k2＝3.00-3.82，Cm＝0.85-1.00，以上k2表示熟料的鋁硫比，K表示熟料中形成C4A3S的SO3有效利用率(%)，C、F、T、S、S、A分別表示生料(或熟料)中的CaO、Fe2O3、TiO2、SO3、SiO2及Al2O3百分含量，S2表示熟料中的SO3百分含量，將生料用淺暗火方式在立窯中煅燒成熟料，當(dāng)k2＝3.00-3.82時，熟料用于制作自應(yīng)力、膨脹或快硬硫鋁酸鹽水泥，當(dāng)k2＞3.82時，只用于制作膨脹或快硬硫鋁酸鹽水泥;將熟料、二水石膏和外加劑按配比混合，直接粉磨制成硫鋁酸鹽水泥，外加劑用檸檬酸和/或硼酸，加入量為0-2.0%。外加劑也可用含檸檬酸和/或硼酸的混合物。
立窯可采用一般的結(jié)構(gòu)，為確保其煅燒質(zhì)量，立窯的喇叭口擴大角最佳范圍為13-18°。
本發(fā)明實質(zhì)上是利用了熟料中SO3有效利用率K及二次燒失量L2進行生料和熟料計算，利用L1將生料成份換算為干基生料成份，利用K和L2將干基生料成分換算為熟料成分，并計算熟料礦物組成與率值。以下關(guān)系式也成立SO＝S/(1-L1)，K＝S2/SO，k2＝A2/S2，k1＝A1/S1，L2＝SO-0.4S-0.6S2，式中，SO、L1、A1、S1分別表示干基生料中的SO3含量(%)，生料的燒失量(%)，生料中Al2O3和SO3的含量(%)，A2、S2、S分別表示熟料中的A2O3、SO3和全硫含量(%)，L2表示立窯煅燒過程中因CaSO4形態(tài)變化造成的二次燒失量(%)。本發(fā)明是根據(jù)k2計算實際熟料的主要礦物C4A3S含量，當(dāng)k2≤3.82時，C4A3S＝1.995A;當(dāng)k2＞3.82時，C4A3S＝7.625S2。加入外加劑的目的是有效地克服fCaO及C12A7造成的急凝現(xiàn)象。本發(fā)明采用的SO3及全硫分析方法為生料與水泥中SO3用離子交換法側(cè)定，熟料的SO3用二次離子交換法測定，熟料與水泥的全硫用碘量法測定。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、本發(fā)明采用的配料設(shè)計方法，不僅從理論上而且從實踐上解決了立窯煅燒硫鋁酸鹽水泥熟料過程中還原氣氛造成CaSO4分解甚至形成CaS這一復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)帶來的熟料成份難以設(shè)計和控制的問題，實際熟料的化學(xué)成份與礦物組成可以達到設(shè)計要求。
2、本發(fā)明采用的外加劑，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯與立窯兩種方法制造的硫鋁酸鹽水泥驗證，經(jīng)工程應(yīng)用，表明性能可靠，不僅使水泥凝結(jié)時間達到標準規(guī)定，也不損害水泥的力學(xué)指標。
3、本發(fā)明采用低限范圍的熟料熱耗值配料，節(jié)能顯著，同一立窯水泥廠燒制該水泥熟料比燒制硅酸鹽水泥熟料節(jié)能30-50%;用立窯制造該水泥比用小型回轉(zhuǎn)窯制造該水泥節(jié)能100-150%;同時，可起到避免形成中心熔柱的良好作用。
4、本發(fā)明采用的工藝條件及分析檢驗方法，一般立窯廠都可做到，不需增加新的建廠投資，就可使原來只生產(chǎn)硅酸鹽類水泥的立窯廠，同時具有特種水泥廠功能，迅速開發(fā)成功以C4A3S為主要礦物的特種水泥系列產(chǎn)品，提高效益。
5、采用本發(fā)明的方法，立窯水泥廠制造的自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥性能可達到ZBQ11006-87國家專業(yè)標準的規(guī)定，膨脹硫鋁酸鹽水泥性能達到ZBQ11007-87國家專業(yè)標準的規(guī)定，快硬硫鋁酸鹽水泥性能達到ZBQ11005-87國家專業(yè)標準的規(guī)定，工程應(yīng)用效果良好。
6、本發(fā)明有利于改善和實現(xiàn)國內(nèi)特種水泥廠的合理分布，改變過去那種硫鋁酸鹽水泥廠大多建在北方而自應(yīng)力水泥用戶又多居于南方的不經(jīng)濟、不合理狀態(tài)，對于節(jié)約建廠投資、利用當(dāng)?shù)刭Y源、降低水泥成本以及降低用戶投資均具有積極作用。
下面是
具體實施例方式采用的主要工藝條件是φ2.0×7m機立窯，喇叭口擴大角α為13°30″、φ1.8×7m生料磨、φ1.5×5.7m水泥磨，微機控制計量方式，并以人工計量為輔。
制造過程的主要控制指標是礬土 AL2O3＞60%，K2O+Na2O＜0.35%石灰石CaO＞52%石膏 SO3＞34%，用于生料SO3＞37%，用于水泥燃料Qy≥27500kJ/kg生料細度0.08mm方孔篩篩余，＜8%生料球粒度8-12mm，成球用水量12-14%熟料fCaO＜1.0%采用的原料、石油焦及無煙煤分析結(jié)果如表1、表2所列。使用石油焦作燃料時，按熱耗為3415kJ/kg熟料計算其加入量，使用無煙煤作燃料時，按熟料熱耗為3625kJ/kg熟料計算其加入量。本實施例的生料配比Ⅰ為石灰石34%、礬土29%、石膏30%、石油焦7%;生料配比Ⅱ為石灰石34%、礬土28.5%，石膏29.5%，無煙煤8%。生料Ⅰ及其熟料的化學(xué)成份等如表3所列。一般燒成溫度為1200-1300℃。表4列出了自應(yīng)力、膨脹及快硬三個品種硫鋁酸鹽水泥的物理性能，達到國家專業(yè)標準規(guī)定的指標。
原料及燃料灰份化學(xué)成份表1 ※熟料的f Cao 0.11%，全硫 11.00%，C4A3S60.57%
權(quán)利要求
1.一種硫鋁酸鹽水泥的立窯制造方法，其特征是采用石油焦和/或無煙煤配制全黑或半黑生料，立窯燃料熱值Qy≥2750OkJ/kg，根據(jù)窯型及燃料種類的不同，按低限熱耗3000-4000kJ/kg熟料，計算確定生料中燃料的加入量；生料中的鋁硫比k1為1.60-2.10，堿度系數(shù)cm為0.70-1.00，設(shè)計生料按下式計算k1=A1/S1=k2-k2(1-K)(1+S2)，Cm=[C-0.7(F+T+S)]/(1.87S+0.55A)，取k2=3.00-3.82，K=50-70%，最后要求k2=3.00-3.82，Cm=0.85-1.00，用淺暗火方式在立窯中煅燒成熟料，當(dāng)k2=3.00-3.82，時，用于制作自應(yīng)力、膨脹或快硬硫鋁酸鹽水泥，當(dāng)k2＞3.82時，只用于制作膨脹或快硬硫鋁酸鹽水泥；將熟料、二水石膏和外加劑按配比混合，直接粉磨制成硫鋁酸鹽水泥，外加劑用檸檬酸和/或硼酸，加入量為0-2.0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫鋁酸鹽水泥的立窯制造方法，其特征在于立窯的喇叭口擴大角為13-18°。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用立窯制造自應(yīng)力、膨脹和快硬硫鋁酸鹽水泥的方法，要點是采用低限熱耗3000—4000KJ/Kg熟料，確定生料中燃料用量，生料配料公式為K
文檔編號C04B7/44GK1094383SQ94102399
公開日1994年11月2日 申請日期1994年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月29日
發(fā)明者李乃珍, 曹淑臣, 蔡會川 申請人:李乃珍, 山東省文登市小觀水泥廠