專利名稱：利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含硫化物等燃燒廢物的水泥的制備方法，涉及一種利用循環(huán)流化床固 硫灰渣制備特種水泥的方法。適用于以廢棄物循環(huán)流化床固硫灰渣等為原料制備建筑材 料一特種水泥。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床燃燒(Circulatingfluidized bed combustion 簡稱 CFBC)技術(shù)是 一種在燃燒過程中固硫的先進(jìn)清潔燃煤技術(shù)，具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率和固硫效率高、 負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、固硫成本低等優(yōu)點，能有效減少燃煤二氧化硫和NOx的排放、減少空氣污 染、利于環(huán)境保護(hù)，目前已得到大力的發(fā)展和推廣。循環(huán)流化床(CFB)燃煤固硫灰渣是煤在 采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的流化床燃煤鍋爐中燃燒時，含硫煤與脫硫劑在850°C 900°C 溫度下燃燒反應(yīng)固硫后所得殘渣，包括煙道收集的固硫灰和爐底排出的固硫渣。隨著循環(huán) 流化床鍋爐大型化及其在發(fā)電技術(shù)方面的迅速發(fā)展，循環(huán)流化床灰渣的排放量也大幅度增 加，目前每年排放的固硫灰渣已達(dá)約1. 5億噸左右(固硫灰的排放量明顯大于固硫渣的排 放量)?，F(xiàn)有技術(shù)中，循環(huán)流化床(CFB)固硫灰渣的利用技術(shù)很少，大量的固硫灰渣處于簡 單堆放、任意排放的狀態(tài)，既占用大量土地資源，污染大氣、水體、土壤和生物環(huán)境，甚至還 危害人體健康。如果不對這些固硫灰渣進(jìn)行綜合處理和利用，必將對環(huán)境造成二次污染，也 必將制約流化床燃煤固硫技術(shù)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，采用石灰石、固硫灰渣為主要原 料、鋁礬土為鋁質(zhì)校正原料等，提供一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，為 廢棄物循環(huán)流化床固硫灰渣的利用提供一條有效途徑。本發(fā)明的內(nèi)容是一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 包括下列步驟a、配料按石灰石45 75%、固硫灰渣25 40%、鋁礬土 0 15%的原料組成 和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1450°C的溫度下煅燒10 90min，冷卻(較好的是
置于空氣中急冷)，制得熟料；C、制水泥取水泥質(zhì)量0 25% (即制得的特種水泥中的質(zhì)量百分比)的二水石 膏或/和其它摻和料添加到熟料中，混合磨細(xì)，即制得特種水泥。本發(fā)明的內(nèi)容較好的是一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其 特征是包括下列步驟a、配料按石灰石45 70%、固硫灰渣25 40%、鋁礬土 5 15%的原料組成 和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1400°C的溫度下煅燒30 60min，冷卻，制得熟料；
C、制水泥取水泥質(zhì)量0 25% (即制得的特種水泥中的質(zhì)量百分比)的二水石 膏或/和其它摻和料添加到熟料中，混合磨細(xì)，即制得特種水泥。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a原料組成中所述固硫灰渣可以是固硫灰、固硫渣、或固硫 灰和固硫渣的混合物。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟c所述二水石膏或/和其它摻和料可以是二水石膏、石灰 石、粉煤灰、礦渣、鋼渣、火山灰中的一種或兩種以上的混合物。所述摻和料還可以是用于水 泥中的其它混合材料。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述原料各組分破碎磨細(xì)可以是將原料各組分破碎磨細(xì) 至80 μ m篩余小于8%，也可以是將原料各組分破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于6%。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟c所述磨細(xì)較好的是磨細(xì)至比表面積為350 450m2/kg。本發(fā)明的內(nèi)容中其特征是步驟c中所述二水石膏可以是化工或天然二水石膏。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟b中所述煅燒可以是在立窯或旋窯中煅燒，可以采用任何 形式的煅燒方式。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述原料組成和質(zhì)量百分比例較好的為石灰石60.3%、 固硫灰渣31. 1%、鋁礬土 8.6%。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述原料組成和質(zhì)量百分比例較好的還可以為石灰石 60. 5%、固硫灰渣32. 3%、鋁礬土 7. 2%。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述原料組成和質(zhì)量百分比例較好的還可以為石灰石 60. 4%、固硫灰渣31.7%、鋁礬土 7.9%。本發(fā)明的內(nèi)容中步驟a所述原料各組分破碎磨細(xì)可以是將原料各組分分別破碎 磨細(xì)、然后混合，也可以是配合好后混合在一起共同磨細(xì)至一定細(xì)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點和有益效果(1)本發(fā)明以石灰石、工業(yè)廢棄物固硫灰渣(替代水泥生產(chǎn)中的部分鋁礬土和石 膏)為主要原料、鋁礬土為鋁質(zhì)校正原料，制備出一種含硫鋁酸鹽礦物的特種水泥，可以有 效解決電廠的大量廢棄物固硫灰渣的排放、減低水泥的生產(chǎn)成本、減少生產(chǎn)水泥的能耗以 及對資源的大量消耗，不但解決了大量固硫灰渣作為固體廢棄物堆放、填埋的環(huán)境壓力，還 能給循環(huán)流化床鍋爐使用企業(yè)帶來一筆財富，也解決了建材行業(yè)資源短缺、高消耗的問題， 符合資源再利用、循環(huán)資源化的發(fā)展趨勢，達(dá)到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益三位一體的 統(tǒng)一，符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想；(2)采用本發(fā)明，原料來源廣，所需要的原料組分少，充分利用了廢棄物固硫灰 渣，降低了石灰石的消耗量、減少了二氧化碳的排放，適應(yīng)性廣；本發(fā)明方法中煅燒溫度為 1100 1450°C，比普通硅酸鹽水泥的煅燒溫度低，水泥易燒性好，且煅燒的熟料易磨性好， 可大大降低能耗；本發(fā)明制得的特種水泥能夠彌補(bǔ)普通硅酸鹽水泥硬化后造成的干縮，還 具有一定的早強(qiáng)，特別適于建筑施工的修補(bǔ)、利于建筑制品的耐久性；(3)采用本發(fā)明，制備出以貝利特和硫鋁酸鈣為主要礦物的特種水泥，其中含有一 定量的早強(qiáng)礦物硫鋁酸鈣，不含有鋁酸三鈣，減少水泥的收縮；在水化過程中形成鈣礬石， 不僅產(chǎn)生早期強(qiáng)度，而且還可以彌補(bǔ)水泥造成的干縮、水化過程中整體體積膨脹能夠補(bǔ)償 普通硅酸鹽體系硬化后造成的干縮現(xiàn)象，失去層間水后呈現(xiàn)低收縮，對工程應(yīng)用沒有破壞 性；
4
(4)本發(fā)明制備出的水泥不僅具有低收縮性，還具有早強(qiáng)、低堿度、快硬、抗凍、抗 滲、耐蝕、低熱、后期強(qiáng)度增長穩(wěn)定、耐久性好等良好性能，其低收縮性可以減少工程中出現(xiàn) 的開裂造成的破壞；可以廣泛用于修補(bǔ)工程、防水建筑工程和海洋建筑工程等，具有良好的 建筑施工性能；(5)本發(fā)明產(chǎn)品制備工藝簡單，將廢棄物固硫灰渣資源化利用，為固硫灰渣造成的 環(huán)境污染提供一種有效地解決辦法，利于保護(hù)環(huán)境，實用性強(qiáng)。
具體實施例方式下面給出的實施例擬以對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和 調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石45%、固硫灰渣40%、鋁礬土 15%的原料組成和質(zhì)量百分比例 取各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于6% )后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1450°C的溫度下煅燒60min，冷卻(較好的是置于 空氣中急冷)，制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為350 450m2/kg)，即制得特種水泥。實施例2 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石70%、固硫灰渣25%、鋁礬土 5%的原料組成和質(zhì)量百分比例取 各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于6% )后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1450°C的溫度下煅燒30min，冷卻，制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為350 450m2/kg)，即制得特種水泥。實施例3 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石60%、固硫灰渣30%、鋁礬土 10%的原料組成和質(zhì)量百分比例 取各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于6% )后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1450°C的溫度下煅燒50min，冷卻，制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為350 450m2/kg)，即制得特種水泥。實施例4 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石60. 3%、固硫灰渣31. 1 %、鋁礬土 8. 6%的原料組成和質(zhì)量百分 比例取各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80μπι篩余小于6%)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1320°C的溫度下煅燒60min，冷卻制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為355. 8m2/kg)，即制得特種水泥。實施例5 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石60. 4%、固硫灰渣31. 7%、鋁礬土 7. 9%的原料組成和質(zhì)量百分
5比例取各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80μπι篩余小于6%)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1320°C的溫度下煅燒60min，冷卻制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為355. 8m2/kg)，即制得特種水泥。實施例6 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，包括下列步驟a、配料按石灰石60. 5%、固硫灰渣32. 3%、鋁礬土 7. 2%的原料組成和質(zhì)量百分 比例取各組分，分別破碎磨細(xì)(破碎磨細(xì)至80μπι篩余小于6%)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1320°C的溫度下煅燒60min，冷卻，制得熟料；C、制水泥取熟料磨細(xì)(磨細(xì)至比表面積為384. 8m2/kg)，即制得特種水泥。實施例7-13 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟a中，原料組成和質(zhì)量 百分比例見下表 其它同實施例1-6中任一，略。實施例16 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，取水泥質(zhì)量25% (即制得的特種水泥中的質(zhì)量百分比，后同)的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)，制得特 種水泥；其它同實施例1-15中任一，略。實施例17 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，取水泥質(zhì)量1 %的 二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)，制得特種水泥；其它同實施例1-15中任一，略。實施例18 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，取水泥質(zhì)量5 %的 二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)，制得特種水泥；其它同實施例1-15中任一，略。實施例19 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，取水泥質(zhì)量10% 的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)，制得特種水泥；其它同實施例1-15中任一，略。
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實施例20-27:—種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，取二水石膏或/和 其它摻和料添加到熟料中，混合磨細(xì)，制得特種水泥；所述二水石膏或/和其它摻和料及在 制得的特種水泥中的質(zhì)量百分比見下表；其它同實施例1-15中任一，略。 實施例28 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟a中，所述破碎磨細(xì)是 破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于8%，其它同實施例1-27中任一，略。實施例29 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，所述磨細(xì)是磨細(xì) 至比表面積為350m2/kg，其它同實施例1-28中任一，略。實施例30 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，所述磨細(xì)是磨細(xì) 至比表面積為450m2/kg，其它同實施例1-28中任一，略。實施例31:一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟c中，所述磨細(xì)是磨細(xì) 至比表面積為400m2/kg，其它同實施例1-28中任一，略。實施例32 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1100°C的溫度下煅燒90min，其它同實施例1_31中任一，略。實施例33 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混
7合料置于1450°C的溫度下煅燒lOmin，其它同實施例1_31中任一，略。實施例34 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1100 1200°C的溫度下煅燒70min，其它同實施例1_31中任一，略。實施例35 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1200 1300°C的溫度下煅燒20min，其它同實施例1_31中任一，略。實施例36:一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1250°C的溫度下煅燒60min，其它同實施例1_31中任一，略。實施例37 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1100°C的溫度下煅燒60min，其它同實施例1_31中任一，略。實施例38 一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，步驟b中，所述煅燒是將混 合料置于1400°C的溫度下煅燒30min，其它同實施例1_31中任一，略。試驗結(jié)果以實施例4為例，經(jīng)實驗檢測，制備出來的特種水泥的抗壓強(qiáng)度性能如 下表 其它實施例制得的特種水泥的抗壓強(qiáng)度等性能同樣具備實施例4以及
發(fā)明內(nèi)容
部分所述良好性能和效果。上述實施例及本發(fā)明內(nèi)容中，所述固硫灰渣即所述廢棄物一循環(huán)流化床(CFB) 燃煤固硫灰渣，固硫灰渣的主要化學(xué)組成和重量百分比例可以為Si022 5 . 82 43. 66%, SO3L 26 12. 68%, CaO 2. 85 21. 35%, Al2O3Il. 84 28. 62%, Fe2033. 41 14. 28%, K2O 0.54 1.09%、Ti2O 0.32 1.42%。也可以是現(xiàn)有技術(shù)中的其它固硫灰渣重量百分 比例組成。上述實施例及本發(fā)明內(nèi)容中，所述石灰石系用于生產(chǎn)水泥的工業(yè)原料，石灰石主 要成分是碳酸鈣(CaCO3)。上述實施例及本發(fā)明內(nèi)容中，所述鋁礬土(aluminous soil ;bauXite)系工業(yè)原 料，鋁礬土又稱礬土或鋁土礦，主要成分是氧化鋁，系含有雜質(zhì)的水合氧化鋁，是一種土狀 礦物。密度3.9 4g/cm3，硬度1 3，不透明。本發(fā)明不限于上述實施例，本發(fā)明內(nèi)容所述均可實施并具有所述良好效果。
權(quán)利要求
一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是包括下列步驟a、配料按石灰石45～75％、固硫灰渣25～40％、鋁礬土0～15％的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100～1450℃的溫度下煅燒10～90min，冷卻，制得熟料；c、制水泥取水泥質(zhì)量0～25％的二水石膏或/和其它摻和料添加到熟料中，混合磨細(xì)，即制得特種水泥。
2.按權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是包括 下列步驟a、配料按石灰石45 70%、固硫灰渣25 40%、鋁礬土5 15%的原料組成和質(zhì) 量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻，制得混合料；b、煅燒將混合料置于1100 1400°C的溫度下煅燒30 60min，冷卻，制得熟料；c、制水泥取水泥質(zhì)量0 25%的二水石膏或/和其它摻和料添加到熟料中，混合磨 細(xì)，即制得特種水泥。
3.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟a原料組成中所述固硫灰渣是固硫灰、固硫渣、或固硫灰和固硫渣的混合物。
4.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟c所述二水石膏或/和其它摻和料是二水石膏、石灰石、粉煤灰、礦渣、鋼渣、火山灰中 的一種或兩種以上的混合物。
5.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟a所述原料各組分破碎磨細(xì)是將原料各組分破碎磨細(xì)至80 μ m篩余小于8%。
6.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟c所述磨細(xì)是磨細(xì)至比表面積為350 450m2/kg。
7.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟c中所述二水石膏是化工或天然二水石膏。
8.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟b中所述煅燒是在立窯或旋窯中煅燒。
9.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是 步驟a所述原料組成和質(zhì)量百分比例為石灰石60. 3%、固硫灰渣31. 1%、鋁礬土 8. 6%。
10.按權(quán)利要求1或2所述的利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特 征是步驟a所述原料組成和質(zhì)量百分比例為石灰石60. 5%、固硫灰渣32. 3%、鋁礬土 7· 2 % ο
全文摘要
一種利用循環(huán)流化床固硫灰渣制備特種水泥的方法，其特征是包括下列步驟按石灰石45～75％、固硫灰渣25～40％、鋁礬土0～15％的原料組成和質(zhì)量百分比例取各組分，破碎磨細(xì)后混合均勻，制得混合料；將混合料置于1100～1450℃的溫度下煅燒10～90min，冷卻，制得熟料；取水泥質(zhì)量0～15％的二水石膏添加到熟料中，混合磨細(xì)，即制得特種水泥。本發(fā)明將工業(yè)廢渣——固硫灰渣作為原料制備出以貝利特、硫鋁酸鈣、鐵相為主要礦物的特種水泥。本發(fā)明不僅利用了大量廢棄物，降低了水泥生產(chǎn)成本，提高了環(huán)保效益；而且煅燒溫度低，降低了能耗；并且制備的水泥還具有良好的建筑施工性能。
文檔編號C04B7/28GK101913786SQ20101023703
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者盧忠遠(yuǎn), 呂淑珍, 陳雪梅 申請人:西南科技大學(xué)