专利名称：新法硅酸盐水泥的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高硅酸盐水泥生产产质量、降低能耗和减少“毁田取土”的新方法。
百余年来水泥生产采用石灰石和粘土配料煅烧水泥熟料，能耗高、水泥产量受水泥熟料形成速度所限，不能大幅度提高。采用粘土配料生产水泥已经毁掉大量农田土地，近三十年来水泥生产“代粘土”问题没有大的突破(少数水泥厂使用粉煤灰、煤矸石、页岩等“代粘土”配料)。
本发明的目的是要提供一种新方法在基本不改变原有水泥生产设备和工艺条件的情况下，采用分布广泛、储量丰富的酸性(SiO2含量＞70％)～中酸性(SiO2含量＞62％)玻璃质火山岩(火山熔岩和火山碎屑岩)代替粘土配料煅烧水泥熟料，它能有效地提高水泥生产的产质量、降低能耗、保护大片农田土地，一改百余年来不甚合理的粘土配料旧工艺。
水泥厂采用的粘土配料不合理在于一、粘土原料绝大多数情况是黄土或红土，其主要化学成分SiO260～70％、Ae2O320～10％；其主要矿物成分石英40～55％、伊利石45～30％以及少量的长石、云母、高岭石、蒙脱石等，它们都是晶体矿物，具有稳定性、低的势能和高的活化能；二、硅酸盐水泥的主要氧化物含量CaO62～67％、SiO220～24％、Ae2O34～7％、Fe2O32～6％(“水泥工艺原理”，建工出版社，1981年)，其中SiO2和Ae2O3的组分在大多数情况下，基本上是来自粘土配料，根据Ae2O3的含量，用矿物岩石学和矿物计算法可以判断计算出水泥熟料中6．3～11．0％的SiO2是由伊利石为主的粘土矿物提供，而17．70～9．0％的SiO2是来自石英、燧石。所以在水泥工艺过程中，含石英、燧石较多的生料难磨、难烧、能耗高、固相反应速度和熟料形成速度缓慢。
酸性～中酸性玻璃质火山岩“代粘土”配料煅烧水泥熟料的依据是一、水泥配料的粘土与酸性～中酸性火山岩，两者的化学成分相近(如表1-1)，主要为水泥熟料提供SiO2和Ae2O3的组分；二、玻璃质(非晶质体)矿物不稳定、具有高的势能和低的活化能；三、火山玻璃质包含大量小水泡，1mm3内包含十几万个小水泡(“中国工业矿物和岩石”，地质出版社，1990年)其含水量占岩石总重量的0．5～12．0％左右，在水泥煅烧过程中1000℃左右，小水泡迅速汽化、膨胀、爆发出水蒸气，使硅酸盐系统中固相反应起始温度降低、“少量水蒸气的存在能使CaO和SiO2的固相反应速度提高8．5倍”(“水泥工艺原理”，建工出版社，1981年)。因此采用酸性～中酸性玻璃质火山岩“代粘土”配料煅烧水泥熟料可以达到提高水泥生产产质量、降低能耗和减少“毁田取土“的目的。
本发明的目的是这样实现的；一、采用酸性(SiO2＞70％)～中酸性(SiO2＞62％)玻璃质火山岩“代粘土”配料以改善水泥窑炉煅烧条件。根据各厂情况(原料资源情况、水泥窑型、工艺条件等)可以部分或全部“代粘土”配料，使用量占生料总重量的1～20％。
适合水泥生产“代粘土”配料的酸性～中酸性玻璃质火山岩，其玻璃质含量10～100％，并按玻璃质含量将矿石分为三个品级一级品(玻璃质含量＞70％)、二级品(玻璃质含量＞40％)、三级品(玻璃质含量＞10％)，玻璃质含量愈多，“代粘土”数量愈多，则易烧性效果愈好，它们是1、酸性～中酸性玻璃质火山熔岩流纹岩、松脂岩、珍珠岩、黑曜岩、浮岩、英安流纹岩、流纹英安岩、英安岩。
2、酸性～中酸性玻璃质火山碎屑岩；玻屑凝灰岩、玻屑火山角砾岩。
二、调正原料、燃料的加入量与生料制备1、制备的生料细度、率值符合常规要求范围，新法与旧法相比KH值可高0．01～0．05；n值可低0．01～0．05；P值可低0．01～0．05。
2、燃料与原配煤量比较，降低10～30％。
三、改进部分生产设备与生产控制。减少或取消粘土烘干设备，加大破碎、粉磨功率，随熟料形成速度的加快，适当调节投料机(喂料机)、旋窑转速、冷却机、鼓风机等各工艺环节的功率。
实施例1实验室试验采用水泥厂工业原料配料(表1-1、表1-2)以旧法水泥配料与新法“代粘土”(珍珠岩“代粘土”及玻屑凝灰岩“代粘土”)配料的平行对比法，考察三个不同“代粘土”量(占生料的2％、7％、12％)，煅烧温度分别至1280℃、1330℃并分别保温15分钟、25分钟所制得的熟料、测定其fcao含量(表1-3、表1-4)，由此判断其易烧性。
可以看出1)用珍珠岩、玻屑凝灰岩等酸性～中酸性玻璃质火山岩“代粘土”配料煅烧水泥熟料易烧性好；2)代粘土数量愈多、玻璃质含量愈多，其易烧性效果愈好；3)可降低熟料煅烧温度50～200℃和缩短保温时间10～25分钟。表1-1原料化学成分(％) 表1-2煅烧生料化学成分(％)及率值 表1-3煅烧熟料中fcao的测定结果(一) 表1-4煅烧熟料中fcao的测定结果(二) 实施例2工业生产试验在机立窑进行，用沸石化珍珠岩(玻璃质80％、沸石15％、石英和长石5％等)代粘土配料煅烧水泥熟料试验情况、结果，如下几表(表2-1～表2-5)。
由此看出酸性～中酸性玻璃质火山岩部分或全部代粘土配料煅烧水泥熟料，可以达到提高水泥熟料产量10～60％；提高水泥熟料质量，28天抗压强度提高5～20Mpa；降低能耗10～30％和减少“毁田取土”的目的。表2-1原燃料化学成分(％) 表2-2配料及率值
表2-3试验前、后熟料的化学组成及可能的矿物组成(％)
表2-4试验前、后熟料物理性能对比
表2-5工业生产试验效果对比
权利要求
1.新法硅酸盐水泥其特征在于用酸性(SiO2含量＞70％)～中酸性(SiO2含量＞62％)玻璃质火山岩(火山熔岩和火山碎屑岩)代替旧法粘土配料，根据各厂情况可部分或全部“代粘土”配料，其使用量占生料总重量的1～20％。
2.根据权利要求1所述，适合水泥生产“代粘土”配料的酸性～中酸性玻璃质火山岩，其玻璃质含量10～100％；玻璃质含量愈多、“代粘土”数量愈多，则易烧性效果愈好，它们是1)酸性～中酸性玻璃质火山熔岩流纹岩、松脂岩、珍珠岩、黑曜岩、浮岩、英安流纹岩、流纹英安岩、英安岩；2)酸性～中酸性玻璃质火山碎屑岩玻屑凝灰岩、玻屑火山角砾岩。
全文摘要
本发明涉及一种提高硅酸盐水泥生产产质量、降低能耗和减少“毁田取土”的新方法。本发明采用酸性～中酸性玻璃质火山岩代替旧法粘土配料以改善水泥窑炉煅烧条件,降低硅酸盐系统中的固相反应起始温度,加快CaO和SiO
文档编号C04B7/02GK1290666SQ0012322
公开日2001年4月11日 申请日期2000年11月8日 优先权日2000年11月8日
发明者张维新 申请人:张维新