專利名稱：利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽或高硫熟料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鈦石膏的利廢方法，尤其是涉及一種以工業(yè)廢渣鈦石膏和電石渣制造用途廣泛的聞I丐硫招酸鹽熟料或聞硫熟料的方法。
背景技術：
鈦石膏為硫酸法制鈦白粉的工業(yè)廢渣，含大量可溶性鋅、鉛、鎘等重金屬離子，含水率高，粘性大，干燥困難，外觀黃土色，干燥時呈泥塊狀。目前，我國鈦石膏年排放量已近二千萬噸，僅山溝堆存量已逾億噸。由于含大量可溶性重金屬離子且呈黃土色，國內(nèi)外生產(chǎn)實踐及科研、文獻的記載中，僅局限于將其改性處理做水泥緩凝劑或建筑石膏粉制品。但其經(jīng)各類方法改性處理后用作水泥緩凝劑，一則導致水泥強度下降，易產(chǎn)生干縮裂縫，二則影響水泥顏色；做建筑石膏粉及石膏制品，其干燥及炒制成本高，質(zhì)量亦不穩(wěn)定，而堆存填埋 處理不只是場地難找，其防滲處理亦很困難。當前，鈦石膏污泥被大量地排入河流、洼地、涵洞，已造成嚴重環(huán)境污染。隨著鈦白粉的大規(guī)模產(chǎn)出，鈦石膏污染防治問題日漸突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種投資小、成本低，工藝簡單，環(huán)保節(jié)能的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽或高硫熟料的方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，一種利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽或高硫熟料的方法，包括以下步驟
(1)配料生產(chǎn)聞I丐硫招酸鹽熟料各原料重量百分比為鈦石骨10— 50%、電石禮20 —70%、校正原料10 - 40%，各物料百分比之和為100%;生產(chǎn)高硫熟料各原料重量百分比為鈦石膏25 - 70%、電石渣20 - 50%、校正原料5 — 30%，各物料百分比之和為100% ；
所述鈦石膏為浙干或壓濾后含水20 - 60wt%的濕態(tài)工業(yè)廢渣鈦石膏；
所述電石渣指化工廠電石制取乙炔后的廢渣，干法乙炔工藝電石渣直接配料，濕法乙炔工藝的電石渣經(jīng)浙干或壓濾后配料，電石渣不足時，可用石灰石部分或全部替代；
所述校正原料為粉狀的硅、鋁、鐵、鎂、氟質(zhì)校正原料；
其中校正原料所加的物料中，補充硅、鋁、鐵元素，達到熟料礦物組成成分含量的要求；補充鎂、氟質(zhì)校正原料，以原料總重量為基準，鎂含量以MgO計，重量百分比為0. 5 — 8. 5%，氟含量以CaF2計,重量百分比為0. I — 2. 5% ；
所述校正原料，通常為易得的高鋁煤渣或煤粉、高鋁粘土、白云石、螢石、礬土、赤泥及其它工業(yè)廢渣；校正原料若為塊狀、粒狀，則宜粉磨制成干粉后再參與配料均質(zhì)；若校正原料為粉煤灰、煙筒灰類微細顆粒，則不論干濕態(tài)，均可直接參與配料均質(zhì)；
(2)均質(zhì)采用干濕物料輾混方法均質(zhì)；當采用回轉窯煅燒時，燃煤按現(xiàn)有技術制粉使用；當采用立式窯煅燒時，燃煤與校正原料一起制成干粉后配料均質(zhì)；當采用隧道窯或輪窯煅燒時，燃煤可部分或全部與校正原料一起制成干粉后配料均質(zhì)；燃煤用量按公知配熱計算方式計算，一般占原料量的3% - 20% ;沒有混合均質(zhì)的燃煤按現(xiàn)有技術方式使用；(3)煅燒煅燒選用回轉窯、立式窯、隧道窯或輪窯；當選用回轉窯時，均質(zhì)后的物料直接送入回轉窯煅燒，或先送入窯系統(tǒng)的烘干破碎機烘干破碎，然后再送入回轉窯煅燒；當選用立式窯時，均質(zhì)后的物料經(jīng)成型為球狀或棒狀送入窯內(nèi)煅燒；當選用隧道窯或輪窯時，均質(zhì)的物料經(jīng)成型為磚狀或條塊狀送入窯內(nèi)煅燒；送入窯內(nèi)煅燒的物料，在900°C — 1350°C,非還原氣氛下煅燒生成高硫熟料，或在11(KTC 一 1350°C、非還原氣氛下煅燒生成高鈣硫鋁酸鹽熟料；煅燒時間隨選用窯爐不同而不同，選用回轉窯、立式窯、隧道窯時，煅燒時間一般為20分鐘一 120分鐘，選用輪窯時，煅燒時間為I 一 24小時。所得高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料可用于生產(chǎn)水泥、膨脹劑、砌筑砂漿、加氣砼等建筑材料。本發(fā)明以浙干或壓濾后濕態(tài)的工業(yè)廢渣鈦石膏和電石渣為主要原料，輔以粉狀的硅、鋁、鐵、鎂、氟質(zhì)校正原料配料，是為了解決鈦石膏和電石渣因所用鈦礦石和電石原料差異產(chǎn)生的硅、鋁、鐵、鎂化學成分變化，補充調(diào)整所需的硅、鋁、鐵質(zhì)含量，并為解決燒成溫度問題和生成礦物的穩(wěn)定性問題，補充所需的鎂和氟元素含量。根據(jù)化學成分分析和設計的礦物成分要求按水泥行業(yè)公知的計算公式計算各組份比例進行配料。 采用干濕物料輾混方法均質(zhì)，是為了節(jié)省下烘干及粉磨能耗，減輕環(huán)境污染，經(jīng)自然浙干或壓濾后含水20 - 60%的濕態(tài)的鈦石膏或電石渣不經(jīng)過烘干及粉磨工序，與粉磨成干粉態(tài)的輔助校正原料或粉狀的校正原料采用輾壓混合設備直接輾壓混合均勻。本發(fā)明的有益效果(1)充分考慮了鈦石膏污泥顆粒極細、粘塑性強、極難烘干的物理特性及化學成分特點，利用鈦石膏中的鋅、鉛、鎘等有害的重金屬元素改善易燒性，并利用硅酸鹽礦物對重金屬固熔固定的特點，同時，以能提供大量鈣質(zhì)的工業(yè)廢渣電石渣與鈦石膏構成主要原料，補充所需硅、鋁、鐵質(zhì)不足的成分，并補充鎂、氟元素以改善易燒性并大幅降低熟料燒成溫度和穩(wěn)定熟料礦物組成，讓所得熟料具有高的水化活性，且工藝簡單；
(2)可因地制宜的選用回轉窯、立式窯、隧道窯或輪窯作為熱處理設備，工藝靈活、投資小，實用性強，且環(huán)保問題處理簡單，除收塵廢氣外，基本無污染；省去了濕態(tài)污泥鈦石膏和電石渣的烘干和粉磨工序，降低了烘干和粉磨能耗，且燒成溫度低，燒成能耗低，熟料生產(chǎn)成本低，利廢處理效益好。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本申請中，未另外注明單位的百分比都為重量百分比。實施例I
本實施例包括以下步驟
(I)配料生產(chǎn)高鈣硫鋁酸鹽熟料各原料重量百分比為鈦石膏24%、電石渣47. 4%、石灰石17. 6%、校正原料11%;
所述鈦石骨為自然浙干含水率43wt%的鈦石骨；電石洛為壓濾后含水38wt%的電石洛；石灰石的氧化鈣含量為48wt%、氧化鎂含量為3. 9wt% ;石灰石是用于替代部分電石渣以彌補電石渣的不足；所述校正原料的組成為(百分比以總原料重量為基準):高鋁煤渣9. 8%，螢石I. 2% ;高鋁煤渣中含Al20341wt% ；
石灰石、高鋁煤渣、螢石以球磨制成干粉；(2)均質(zhì)石灰石、煤渣、螢石球磨制成干粉后與鈦石膏、電石渣配料，經(jīng)輾混機均質(zhì)；
(3)煅燒均質(zhì)后的物料用皮帶機送入回轉窯的烘干破碎機烘干破碎，然后采用薄料快燒，燒成溫度控制在1300±50°C ;高溫煅燒時間30分鐘。本實施例制得之高鈣硫鋁酸鹽熟料產(chǎn)品的主要礦物組成為3Ca0 3A1203 CaS0416%、3Ca0 Si0240%、2Ca0 Si0229%、4Ca0 Al2O3 Fe2037%、CaS046% ;其它2%。按照GB/T1346-2001測定凝結時間，按照GB/T17671-1999測定強度，本實施例高鈣硫鋁酸鹽熟料平均初凝時間97分鐘，終凝時間113分鐘，I天平均抗壓強度35. 6MPa，抗折6. 7MPa ;3天平均抗壓強度47. 3MPa，抗折強度7. 5MPa ；28天平均抗壓強度67. 7MPa，抗折強度 9. 3MPa。

實施例2
本實施例包括以下步驟
(1)配料生產(chǎn)高鈣硫鋁酸鹽熟料各原料重量百分比為鈦石膏27%、電石渣61%、校正原料12% ；
所述鈦石骨為壓濾后含水率41wt%的鈦石骨；電石洛為干法乙炔電石洛；所述校正原料的組成為(百分比以總原料重量為基準)鋁礬土 4. 5%、粉煤灰4. 5%、螢石尾礦I. 5%、白云石 1.5%;
校正原料和燃煤按12:11比例一起球磨制成干粉；
(2)均質(zhì)校正原料和燃煤一起球磨制成干粉后與鈦石膏、電石渣配料，經(jīng)輾混機均
質(zhì)；
(3)煅燒原料均質(zhì)后擠出成棒狀，皮帶送入機立窯煅燒，燒成溫度控制在12500C ±50°C，以無煙煤做燃煤；高溫段煅燒時間40分鐘。本實施例制得之高鈣硫鋁酸鹽熟料產(chǎn)品的主要礦物組成為C4AS.17%、C3S38%、C2S30%、C4AF8%、CaS045%、其它 2%。按照GB/T1346-2001測定凝結時間，按照GB/T17671-1999測定強度，本實施例所得高鈣硫鋁酸鹽熟料平均初凝時間88分鐘，I天平均抗壓強度34. 2MPa，抗折強度6. IMPa ；3天平均抗壓強度45. 2MPa，抗折強度6. 9MPa ；28天平均抗壓強度64. 3MPa，抗折強度8. 9MPa0實施例3
本實施例包括以下步驟
(1)配料生產(chǎn)高鈣硫鋁酸鹽熟料各原料重量百分比為鈦石膏31%、電石渣52%、校正原料17% ；
所述鈦石骨為露天堆存含水率27wt%的鈦石骨，電石禮:為壓濾后含水率41wt%的電石渣；所述校正原料的組成為(百分比以總原料重量為基準)粗煤灰7%、高鋁粘土 5%、廢棄菱苦土 I. 5%、球磨選礦的螢石廢渣3. 5% ；
粗煤灰、高鋁粘土、廢棄菱苦土、無煙煤先以4R雷蒙磨制粉；
(2)均質(zhì)粗煤灰、高鋁粘土、廢棄菱苦土、無煙煤制粉后，與鈦石膏、電石渣、螢石廢渣經(jīng)輾混機均質(zhì)擠出成型為多孔磚狀，碼堆自然干燥；(3)煅燒均質(zhì)成型、干燥后的物料送入隧道窯煅燒，燒成溫度控制在1200±100°C ;以無煙煤做燃煤，高溫段煅燒時間50分鐘，得磚狀熟料為高鈣硫鋁酸鹽熟料。本實施例制得之高鈣硫鋁酸鹽熟料產(chǎn)品的主要礦物組成為=G4At 20%、C3S25%、
C2S33%、C4AF10%、CaS0410%、其它 2% ；
按照GB/T1346-2001測定凝結時間，按照GB/T17671-1999測定強度，本實施例之高鈣硫鋁酸鹽熟料初凝時間81分鐘；1天平均抗壓強度31. 2MPa，抗折強度5. 9MPa ；3天抗壓強度43. IMPa，抗折強度6. 7MPa ；28天抗壓強度57. 4MPa，抗折強度8. 9MPa。實施例4
本實施例包括以下步驟
(1)配料生產(chǎn)高硫熟料各原料重量百分比為鈦石膏60%、電石渣28%、校正原料12%； 所述鈦石骨為露天堆存平均含水率26wt%的鈦石骨，電石禮:為壓濾含水39wt%的電石
渣；
所述校正原料的組成為(百分比以總原料重量為基準)燒失量7% - 11%的粉煤灰(含焦粒)9%、氟硅酸鈉I. 7%、氯化鎂I. 3% ；
(2)均質(zhì)將鈦石膏、電石渣、粉煤灰(含焦粒)、粉狀氟硅酸鈉和溶解的氯化鎂經(jīng)輾混機均質(zhì)，制磚機擠出成型為磚狀，碼堆自然干燥后送入輪窯煅燒；
(3)煅燒均質(zhì)后的物料用皮帶機送入輪窯的烘干破碎機，采用薄料快燒，燒成溫度控制在1050±100°C ;高溫段煅燒時間5小時。本實施例制得之高硫熟料產(chǎn)品主要礦物組成為=G4AS 16%、C2S25%、CaS0455%、其它4% o按照GB/T1346-2001測定凝結時間，按照GB/T17671-1999測定強度，本實施例所得高硫熟料初凝時間167分鐘，終凝時間213分鐘；1天抗壓強度21. IMPa,抗折強度2. 8MPa ；3天抗壓強度25. 7MPa，抗折強度4. 2MPa ；28天抗壓強度31. 3MPa，抗折強度6. 7MPa ;凈漿7天抗壓強度72MPa。
權利要求
1.一種利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)配料生產(chǎn)聞I丐硫招酸鹽熟料各原料重量百分比為鈦石骨10— 50%、電石禮20 —70%、校正原料10 - 40%，各物料百分比之和為100%;生產(chǎn)高硫熟料各原料重量百分比為鈦石膏25 - 70%、電石渣20 - 50%、校正原料5 — 30%，各物料百分比之和為100% ； 所述鈦石膏為浙干或壓濾后含水20 - 60wt%的濕態(tài)工業(yè)廢渣鈦石膏； 所述電石渣指化工廠電石制取乙炔后的廢渣，干法乙炔工藝電石渣直接配料，濕法乙炔工藝的電石渣經(jīng)浙干或壓濾后配料； 所述校正原料為粉狀的硅、鋁、鐵、鎂、氟質(zhì)校正原料； 其中校正原料所加的物料中，補充硅、鋁、鐵元素，達到熟料礦物組成成分含量的要求；補充鎂、氟質(zhì)校正原料，以原料總重量為基準，鎂含量以MgO計，重量百分比為0. 5 — 7. 5%，氟含量以CaF2計,重量百分比為0. I — 2. 5% ； (2)均質(zhì)采用干濕物料輾混方法均質(zhì)； (3)煅燒均質(zhì)后的物料或均質(zhì)后成型為球狀、棒狀、磚狀、條塊狀的物料，在900°C—1350°C、非還原氣氛下煅燒生成高硫熟料，或在110(TC — 1350°C、非還原氣氛下煅燒生成聞隹丐硫招Ife鹽熟料。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，用石灰石部分或全部替代電石渣。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，所述校正原料為高鋁煤渣、煤粉、高鋁粘土、白云石、螢石、礬土、赤泥中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，將塊狀、粒狀校正原料粉磨制成粉料后再參與配料均質(zhì)。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，將校正原料粉煤灰、煙筒灰類微細顆粒直接參與配料均質(zhì)。
6.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，步驟(2)中，當采用立式窯煅燒時，燃煤與校正原料一起制成干粉后配料均質(zhì)；當采用隧道窯或輪窯煅燒時，燃煤部分或全部與校正原料一起制成干粉后配料均質(zhì)。
7.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，煅燒選用回轉窯、立式窯、隧道窯或輪窯；當選用回轉窯時，均質(zhì)后的物料直接送入回轉窯煅燒，或先送入窯系統(tǒng)的烘干破碎機烘干破碎，然后再送入回轉窯煅燒；當選用立式窯時，均質(zhì)后的物料經(jīng)成型為球狀或棒狀送入窯內(nèi)煅燒；當選用隧道窯或輪窯時，均質(zhì)的物料經(jīng)成型為磚狀或條塊狀送入窯內(nèi)煅燒。
8.根據(jù)權利要求I或2所述的利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽熟料或高硫熟料的方法，其特征在于，煅燒選用回轉窯、立式窯、隧道窯或輪窯；選用回轉窯、立式窯、隧道窯時，煅燒時間為20分鐘一 120分鐘，選用輪窯時，煅燒時間I 一 24小時。
全文摘要
利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽或高硫熟料的方法，包括以下步驟(1)配料；(2)均質(zhì)；(3)煅燒。本發(fā)明之利用鈦石膏和電石渣制高鈣硫鋁酸鹽或高硫熟料的方法，省去了濕態(tài)污泥鈦石膏和電石渣的烘干和粉磨工序，降低了烘干和粉磨能耗，且燒成溫度低，燒成能耗低，熟料生產(chǎn)成本低，利廢處理效益好。
文檔編號C04B7/24GK102765890SQ201210274870
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2012年8月3日
發(fā)明者尹小林 申請人:尹小林