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(jìn)行過用立窯制造超早強(qiáng)水泥、地質(zhì)勘探水泥等同類產(chǎn)品的試驗(yàn)研究，但終因立窯工藝固有的特點(diǎn)及缺陷，如半黑或全黑生料在煅燒時的嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jì)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(jì)按下式計(jì)算k1＝A1/S1＝k2-k2(1-K)(1+S2)，Cm＝〔C-0.7(F+T+S)〕/(1.87S+0.55A)，計(jì)算取k2＝3.00-3.82，K＝50-70%，要求實(shí)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(kuò)大角最佳范圍為13-18°。
本發(fā)明實(shí)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(jìn)行生料和熟料計(jì)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(jì)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(jì)算實(shí)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(diǎn)是1、本發(fā)明采用的配料設(shè)計(jì)方法，不僅從理論上而且從實(shí)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(jì)和控制的問題，實(shí)際熟料的化學(xué)成份與礦物組成可以達(dá)到設(shè)計(jì)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(yàn)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，也不損害水泥的力學(xué)指標(biāo)。
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(yàn)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(dá)到ZBQ11006-87國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，膨脹硫鋁酸鹽水泥性能達(dá)到ZBQ11007-87國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，快硬硫鋁酸鹽水泥性能達(dá)到ZBQ11005-87國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jì)、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(shí)施例方式采用的主要工藝條件是φ2.0×7m機(jī)立窯，喇叭口擴(kuò)大角α為13°30″、φ1.8×7m生料磨、φ1.5×5.7m水泥磨，微機(jī)控制計(jì)量方式，并以人工計(jì)量為輔。
制造過程的主要控制指標(biāo)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(xì)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(jì)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(jì)算其加入量。本實(shí)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?yàn)槭沂?4%、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(dá)到國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)。
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(jì)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(jì)生料按下式計(jì)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(kuò)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(diǎn)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