本發(fā)明涉及一種由電石渣和銅渣熔分渣制備硅酸鹽水泥的方法。

背景技術(shù)：

電石渣是電石水解后的殘渣，主要成分是ca(oh)2。到2015年，全國約產(chǎn)生2500萬噸電石，按每噸電石水解后約產(chǎn)生1.2～1.5噸電石渣計算，可產(chǎn)生電石渣約3000～3750萬噸。因此，我國累積電石渣量已過億噸，將其堆放不僅占用了大量土地，并且電石渣漿液中水分滲透進(jìn)入地下水中，造成了土地堿化和水資源污染等問題。電石渣經(jīng)長時間堆放風(fēng)干后遇風(fēng)易起揚(yáng)塵，給周圍環(huán)境帶來了極大的威脅。

但是，電石渣既是一種工業(yè)固體廢棄物，也是一種二次資源，如果能夠被有效利用，則對社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的發(fā)展大有裨益。目前，我國對電石渣的綜合利用進(jìn)行了多方面的研究，例如將電石渣作為燃煤電廠廢氣的脫硫劑可以生產(chǎn)脫硫石膏，用電石渣生產(chǎn)納米碳酸鈣或者用來作為土壤改良劑以改善酸性土壤等。

生產(chǎn)水泥熟料主要由鈣質(zhì)矯正劑、硅質(zhì)矯正劑、鋁質(zhì)矯正劑及鐵質(zhì)矯正劑組成。通常，鈣質(zhì)矯正劑主要為石灰石資源。通過將上述原料按照配比混合磨細(xì)后進(jìn)入預(yù)分解窯預(yù)熱分解后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒得到水泥熟料，后與緩凝劑混合磨細(xì)，即得到水泥產(chǎn)品。采用石灰石為鈣質(zhì)矯正劑存在著分解溫度高，原料需經(jīng)五級旋風(fēng)預(yù)熱分解后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒生成水泥熟料，工藝能耗高。

現(xiàn)有技術(shù)中僅僅是使用電石渣和石灰石混合物進(jìn)行水泥熟料生產(chǎn)，并沒有將電石渣全部替代石灰石，預(yù)分解窯仍然需要按照石灰石制備水泥熟料的工藝進(jìn)行設(shè)計，并沒有體現(xiàn)電石渣加入后的節(jié)能效果。另外，現(xiàn)有技術(shù)中還是加入粘土作為硅質(zhì)矯正劑，但是粘土資源有限、形成時間較長且是農(nóng)作物生長所必須的，所以用其他硅質(zhì)矯正劑替代勢在必行。

因此，需要一種新的硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法，其既能克服石灰石為原料帶來的弊病又找到了其他替代的硅質(zhì)矯正劑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種由電石渣和銅渣熔分渣制備硅酸鹽水泥的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種由電石渣和銅渣熔分渣制備硅酸鹽水泥的方法，包括以下步驟：

步驟一：將電石渣在回轉(zhuǎn)窯外部進(jìn)行脫水干燥；

步驟二：將銅渣熔分渣、砂巖和經(jīng)過步驟一處理的電石渣進(jìn)行混合形成混合料；

步驟三：將步驟二中的混合料擠壓、粉磨之后采用干磨干燒工藝進(jìn)行處理得到水泥熟料；

步驟四：將燒成后的水泥熟料與緩凝劑混合后粉磨得到硅酸鹽水泥。

進(jìn)一步地，步驟三中的干磨干燒工藝包括以下步驟：

1)利用回轉(zhuǎn)窯和/或分解爐排出的廢氣中的余熱對混合料進(jìn)行預(yù)熱；

2)在回轉(zhuǎn)窯中將預(yù)熱后的混合料進(jìn)行水泥熟料的燒成。

進(jìn)一步地，緩凝劑的添加量為水泥熟料總質(zhì)量的3-5％。

進(jìn)一步地，步驟一中的電石渣的化學(xué)成分重量百分比為：cao65-71wt％，氯離子不高于0.05wt％，鐵硅化合物不高于0.06wt％。優(yōu)選的，cao66.73-69.23wt％，氯離子0.01-0.03wt％，鐵硅化合物0.03-0.05wt％。

進(jìn)一步地，步驟二中的銅渣熔分渣的化學(xué)成分重量百分比為：cao20-23wt％，sio246-50wt％，al2o39-12wt％，fe2o35-11wt％，mgo6-9wt％。優(yōu)選的，cao21.43-22.02wt％，sio247.34-48.15wt％，al2o310.09-11.22wt％，fe2o36.01-9.99wt％，mgo7.23-7.99wt％。

進(jìn)一步地，步驟二中的砂巖的化學(xué)成分重量百分比為sio286-92wt％。優(yōu)選的，sio287.48-89.47wt％。

進(jìn)一步地，步驟二中銅渣熔分渣、砂巖和經(jīng)過步驟一處理的電石渣按照以下重量份數(shù)進(jìn)行混合：銅渣熔分渣30.0-31.5重量份、砂巖2.9-3.4重量份、電石渣65.2-67.9重量份。

優(yōu)選地，步驟二中銅渣熔分渣、砂巖和經(jīng)過步驟一處理的電石渣按照以下重量份數(shù)進(jìn)行混合：銅渣熔分渣30.2-31.2重量份、砂巖3.0-3.3重量份、電石渣65.4-66.7重量份。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟二中銅渣熔分渣、砂巖和經(jīng)過步驟一處理的電石渣按照以下重量份數(shù)進(jìn)行混合：銅渣熔分渣30.31-31.14重量份、砂巖3.03-3.25重量份、電石渣65.61-66.54重量份。

進(jìn)一步地，步驟一中將電石渣脫水干燥至含水量小于1％。

進(jìn)一步地，步驟三中混合料粉磨后的粒徑小于80μm以上的顆粒占總質(zhì)量的90％以上。

進(jìn)一步地，步驟三中干磨干燒工藝的煅燒溫度為1350℃-1400℃，煅燒時間為26-37min。

優(yōu)選地，步驟三中干磨干燒工藝煅燒溫度為1360℃-1390℃，煅燒時間為28-35min。

進(jìn)一步地，緩凝劑為天然石膏、脫硫石膏的一種或兩種。

進(jìn)一步地，銅渣熔分渣指的是銅渣經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原后在熔分過程中渣鐵分離后得到的固體廢棄物。

本發(fā)明的有益效果是：

1)由于電石渣中含有豐富的cao，可作為水泥熟料生產(chǎn)中的鈣質(zhì)矯正劑。本發(fā)明的電石渣制備硅酸鹽水泥的方法中將電石渣100％替代石灰石生產(chǎn)水泥熟料，節(jié)約了石灰石資源的開采，降低了溫室氣體的排放。另外，石灰石分解溫度為850攝氏度，而電石渣中ca(oh)2分解溫度僅為580攝氏度。因此，采用電石渣替代石灰石制備硅酸鹽水泥，能夠降低能耗，提高生產(chǎn)效率。另外，將銅渣熔分渣替代粘土作為硅質(zhì)矯正劑，應(yīng)用于硅酸鹽水泥的制備，提高了銅渣熔分渣資源化利用率以及降低了粘土的使用量，克服了傳統(tǒng)石灰石制備硅酸鹽水泥和利用電石渣制備硅酸鹽水泥相關(guān)工藝存在的問題。

2)由于電石渣中氯離子含量低(小于0.06％)，以電石渣為主要原料使得回轉(zhuǎn)窯尾氣出口結(jié)氯現(xiàn)象較輕，能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)窯連續(xù)生產(chǎn)。

3)由于電石渣中硅鐵含量低，節(jié)約了初始混合料粉磨和水泥熟料粉磨過程時間，設(shè)備磨損率較低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明由電石渣和銅渣熔分渣制備硅酸鹽水泥的方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

在本實施例中，銅渣熔分渣、砂巖和電石渣的化學(xué)成分如表1所示。

如圖1所示，在步驟s101中，將電石渣在回轉(zhuǎn)窯外部進(jìn)行脫水，干燥至電石渣含水量小于1％。在步驟s102中，將30.00重量份銅渣熔分渣、3.09重量份的砂巖和67.9重量份的干燥后的電石渣進(jìn)行混合成混合料；在步驟s103中，將混合料擠壓、粉磨，最終混合料粉磨后達(dá)到粒徑小于80um以上的顆粒占總質(zhì)量的90％以上。在步驟s104中，采用干磨干燒工藝進(jìn)行煅燒，干磨干燒工藝預(yù)熱分解過程采用三級旋風(fēng)預(yù)熱分解系統(tǒng)，干磨干燒工藝包括以下步驟：

1)利用回轉(zhuǎn)窯和/或分解爐排出的廢氣中的余熱對混合料進(jìn)行預(yù)熱分解，使混合料預(yù)熱及部分ca(oh)2分解；

2)在回轉(zhuǎn)窯中將預(yù)熱后的混合料進(jìn)行水泥熟料的燒成，在回轉(zhuǎn)窯中ca(oh)2進(jìn)一步分解并發(fā)生固相反應(yīng)，生成水泥熟料中所需的各種礦物。

干磨干燒工藝煅燒溫度為1400℃，煅燒時間為26分鐘。

步驟s105中，將燒成后的水泥熟料中加入占總質(zhì)量比例為3％的天然石膏作為緩凝劑，混合后粉磨至適宜細(xì)度，制備得到硅酸鹽水泥產(chǎn)品。

表1銅渣熔分渣、砂巖和電石渣化學(xué)成分，wt％

實施例2

在本實施例中，銅渣熔分渣、砂巖和電石渣的化學(xué)成分如表2所示。

如圖1所示，采用實施例1的方法制備硅酸鹽水泥。銅渣熔分渣、砂巖和電石渣按照以下重量百分比進(jìn)行混合：銅渣熔分渣31.5重量份、砂巖3.4重量份、電石渣65.2重量份；采用干磨干燒工藝進(jìn)行煅燒得到水泥熟料，煅燒溫度為1350℃，煅燒時間為37分鐘。將燒成后的水泥熟料中加入占總質(zhì)量比例為5％的天然石膏作為緩凝劑，混合后粉磨至適宜細(xì)度，制備得到硅酸鹽水泥產(chǎn)品。

表2銅渣熔分渣、砂巖和電石渣化學(xué)成分，wt％

實施例3

在本實施例中，銅渣熔分渣、砂巖和電石渣的化學(xué)成分如表3所示。

如圖1所示，采用實施例1的方法制備硅酸鹽水泥，區(qū)別在于：銅渣熔分渣、砂巖和電石渣按照以下重量百分比進(jìn)行混合：銅渣熔分渣30.74重量份、砂巖2.9重量份、電石渣66.33重量份；采用干磨干燒工藝進(jìn)行煅燒得到水泥熟料，煅燒溫度為1380℃，煅燒時間為33分鐘。將燒成后的水泥熟料中加入占總質(zhì)量比例為4％的天然石膏和脫硫石膏混合物(天然石膏：脫硫石膏比例為1∶1)作為緩凝劑，混合后粉磨至適宜細(xì)度，制備得到硅酸鹽水泥產(chǎn)品。

表3銅渣熔分渣、砂巖和電石渣的化學(xué)成分，wt％

比較例

采用本領(lǐng)域常見的方法制備的硅酸鹽水泥，其中緩凝劑為天然石膏，加入量為占水泥熟料的總質(zhì)量比例為3％。

其中本發(fā)明的實施例中的loi表示燒失量，鐵硅化合物為高溫下形成的不同價態(tài)的鐵硅化合物，即fexsiy。

實施例1-3制備的硅酸鹽水泥的相關(guān)理化性能檢測結(jié)果如表4所示。

表4本發(fā)明制備的硅酸鹽水泥的工藝參數(shù)及檢測結(jié)果

從表4中可以看出，采用本發(fā)明的方法制備的硅酸鹽水泥與傳統(tǒng)方法制備的硅酸鹽水泥的性能相近，并且在抗壓強(qiáng)度等多方面更優(yōu)于傳統(tǒng)方法制備的硅酸鹽水泥。本發(fā)明采用三級旋風(fēng)預(yù)熱分解系統(tǒng)，而傳統(tǒng)水泥制備方法中采用五級旋風(fēng)預(yù)熱分解系統(tǒng)，因此本發(fā)明降低了能耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。