专利名称：用膨润土废矿作混合材的水泥生产方法
技术领域：
本发明涉及一种改换了混合材后水泥生产的新方法。
常规的水泥生产(以普通水泥为例)，是将石灰石、粘土、铁粉、矿化剂、煤等原料按配方计量后，在球磨机中生料粉磨到合理的细度后入圆筒库，再进入立窑煅烧成为熟料入圆筒库，上述工序可总称为熟料生产过程。以后，再将熟料、石膏、矿渣(或以石灰渣、煤渣、石灰石代用)，配料计量，在球磨机中共同粉磨后入库、包装、检验出厂。常规的水泥生产，以矿渣(高炉炉渣)为主作混合材，随着水泥生产的急剧发展，矿渣远远供不应求，造成滥挖沉渣、土渣夹带等劣质抛售现象，对水泥质量造成不良后果，矿渣价格也一涨再涨，有的干脆以石煤渣、烟煤渣、石灰渣等作代用品，以救燃眉之急，但新的标准规定水泥的烧失量不得大于5%，用上述代用品生产，其烧失量难以达标。所以求索水泥混合材的新来源，创造出相应的生产水泥新方法，有其十分紧迫的现实意义。
我国华东、东北等地膨润土资源丰富，在掘进过程中大量废矿排出井外，堆积如山，占用大片土地，几乎成为一种公害。对此废矿的合理利用，对降低生产成本和消除公害有利。从开采的断面看，膨润土矿一般有八个层次，颜色各异，每层夹有不同厚度的废矿，在第7-8层(即顶板)尤甚，很有一部分废矿随原矿一并出井。选作水泥混合材的废矿以外观为灰绿色的为好，浅褐色的也可采用。它们敲击易碎，手摸有光滑感，浸水后微膨胀，粉状料加水拌和后有粘度，其主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，烧失量在5%左右。
本发明的目的在于用膨润土废矿作水泥的混合材，相应地探索出一种新的水泥生产方法，以降低生产成本，改善水泥质量。
本发明的目的可以通过如下措施予以实现为利于叙述，将熟料看作水泥的半成品，则以生产出熟料为界，姑且将熟料前各道工序称为前段工序，其后各道工序称为后段工序。本发明的前段工序(包括原料、配比等)是常规技术，后段工序是发明点。可以加或不加活性材料粉煤灰，用经选择后的膨润土废矿(以下简称废矿)为主作混合材，经粉碎成粒径为20-30mm的颗粒，入圆筒库，再与另外圆筒库中的熟料、石膏分别按配方计量后混合，入球磨机进行熟料粉磨，再入圆筒库、包装、检验、出厂。
本发明的目的还可用如下措施来完善后段工序生产普通水泥的原料配比(重量份)是废矿3-10份，熟料87-96份，石膏1-3份;后段工序生产复合硅酸盐水泥，选用的混合材的组分及其重量比是粉煤灰比废矿为1∶1～1∶3，将两者混合后与其它原料的配比(重量份)是废矿与粉煤灰混合料16-50份，熟料47-83份，石膏1-3份。
本发明下面将结合实施例予以详述无论是普通水泥还是复合硅酸盐水泥，在生产出熟料前的前段工序，本发明与上述两种水泥各自的常规技术相同，不作复述。与众不同的是熟料后的后段工序，一改主要用活性材料矿渣作混合材的习惯做法和用煤渣、石灰渣、石灰石等非活性材料作代用品的做法，选择膨润土废矿作混合材，粉碎成粒径为20-30mm的颗粒，加或不加活性材料粉煤灰均可，如有条件的地方也可考虑加或不加火山灰质材料作活性材料。经试验，混合材组分及其配比不同对水泥物理性能的影响见表1。
以膨润土废矿为混合材的不同配比量对水泥物理性能的影响见表2。
表1与表2中，因同行专业技术人员可以推断，故未列入各混合材掺入量小于5重量份的试验数据。
试验结果表明1、废矿掺入量增加，水泥标准稠度用水量有略有增加的趋势。
2、当废矿的掺入量小于5重量份时，水泥凝结时间与熟料很接近，当掺入量在10重量份时凝结时间比熟料快;废矿与粉煤灰混掺时，在试验范围内均符合水泥标准要求;若掺粉煤灰和矿渣，水泥凝结时间延长;只掺矿渣的水泥在试模上有时会产生泌水现象。
3、单掺废矿与重量份时，水泥3天，28天抗折强度与熟料强度的比相当。
4、单掺废矿10重量份时，水泥3天抗折强度与熟料强度比为100-92%，29天为92-87%;单掺废矿30重量份时，分别为88%和89%。
5、从抗压强度看，单掺废矿5重量份时，3天及28天与熟料强度比相当;掺10重量份时，该比分别为88-90%和87-92%;掺30重量份时，该比分别为90-91%和73.4-74%。
6、当废矿与粉煤灰混合掺量为20重量份时，水泥的抗折强度与熟料强度比3天为94%，7天为105%，28天为117%;抗压强度与熟料强度比3天为86%，7天为98%，28天为98.9%。
强度试验表明，单掺废矿的水泥3天抗压强度比较好，大于88%，混掺废矿与粉煤灰的水泥，其3天、28天抗折强度比单掺废矿的高，抗压强度3天的比单掺废矿低，28天的又比单掺废矿的高。可见废矿与粉煤灰混掺，两者互补，有利于水泥早期与后期的正常发挥。
经过上述的一系列试验，本发明的优选实施例如下实施例1用常规的方法生产熟料，入圆筒库后备用。挑选灰绿色或浅褐色的，摸有光滑感，浸水微膨胀、粉料加水拌和后有粘度的膨润土废矿，粉碎成粒径为20-30mm的颗粒入圆筒库，按重量份为废矿10份，石膏3份，熟料87份混合，进入球磨机粉磨，再入圆筒库、包装、检验、出厂，即成普通水泥。
实施例2按重量份改为废矿7份、石膏2份、熟料91份，用实施例1相同的方法制得普通水泥。
实施例3按重量份改为废矿3份、石膏1份、熟料96份，与实施例1同法制普通水泥。
用实施例1-3的方法制得的普通水泥，均能符合国标要求，多掺些废矿可降低成本。熟料多、标号高、成本高。石膏掺入量因采用的石膏中SO3含量而定，SO3含量高的掺入量可少些，反之多些。选用的废矿的外观颜色，要因地制宜，不死守于绿色、褐色。
经理化性能分析和测试，我们选用的膨润土废矿本身不具有较强的胶凝性或单独硬化的能力，是一种介于矿渣、粉煤灰、火山灰质等活性材料和煤渣、石灰渣、石灰石、砂岩等非活性材料之间的新混合材。经法定测试单位测试，水泥胶砂28天抗压强度比74.1%，合格，但火山灰性试验14天不合格，为慎重起见，我们把废矿作非活性材料考虑为妥。为此，废矿的掺入量最高不超过10重量份是符合非活性材料掺入量不得大于10%的国标要求的。所以当废矿掺入量少于10重量份时，适当再掺些煤渣、石灰渣、石灰石等非活性材料也未尝不可，但掺入后比只掺废矿的烧失量大，粉磨时能耗大，球磨磨损严重。综合考虑上述因素，掺入的非活性材料以只掺一种废矿为好。
国标规定掺入小于10%的非活性材料后，还允许掺入小于5%的活性材料，因此掺入一定量的活性材料粉煤灰，既是符合国标要求的，试验后也是理想的。特别是生产复合硅酸盐水泥更可如此。
实施例4按粉煤灰与膨润土废矿的重量比为一比一混合成混合材，再按重量份为混合材16份，熟料83份，石膏1份，同实施例1方法制复合水泥。
实施例5用粉煤灰与废矿的重量比为一比二制得的混合材50重量份，石膏3重量份，熟料47重量份，按实施例1的方法制复合水泥。
实施例6用粉煤灰与废矿的重量比为一比三制得混合材20重量份，石膏2重量份，熟料78重量份，按实施例1的方法生产复合水泥。
在实施例4-6中，混合料中粉煤灰多，水泥的早强低些，反之高些。还考虑机立窑中熟料质量有一定波动性，则粉煤灰与废矿的混合材的掺入量，宜控制在16～20重量份为好，从理论上讲掺入一定量的火山灰质作活性材料也是可行的，但这有原料地的局限性。掺入一定量的矿渣作活性材料更可行，但这违反了本发明改换矿渣的初衷。所以均未列出相应的实施例。
实施例7用粉煤灰5重量份，废矿10重量份，石膏3重量份，熟料82重量份，按实施例1的方法制得普通水泥。
实施例8以各自的重量份为粉煤灰1份、废矿10份、石膏2份、熟料87份，按实施例1的方法制得普通水泥。
实施例9各自的重量份为粉煤灰3份，废矿7份，石膏2份，熟料88份，按实施例1的方法制得普通水泥。
在实施例7-9中，因国标规定生产普通水泥时，活性材料与非活性材料的掺入量不得超15重量份，其中非活性材料又不得超过10重量份，在上述两条件下，掺入活性材料可在1-14重量份中选择，综合考虑烧失量、早期强度、生产的成本及本发明以废矿为主的初衷，故粉煤灰以掺1-5重量份为妥。
本发明用膨润土废矿作混合料，不加或少加煤渣、石灰渣、石灰石、沙岩等非活性材料，加或不加粉煤灰等活性材料，不加矿渣，按相应改变的工艺要求，生产出的水泥均能符合国标(425＃)的要求，有些指标超过老法生产的水泥。
本发明用废矿为主作混合料，变废为宝，原料丰富，成本低廉，易磨性好，提高球磨机台时产量一吨，磨机的磨损小、节能、改善水泥质量。特别是膨润土资源丰富的地区，对解决废矿堆积的公害问题是有其显著的社会效益和经济效益的。
表1 上表可见，掺废矿的水泥三天早强明显优于掺粉煤灰的，且后期增率正常。
权利要求
1.一种以膨润土废矿作混合材的水泥生产方法，生产熟料前的工序与常规工艺流程相同，其特征在于熟料后的水泥生产后段工序中，可加或不加活性材料粉煤灰，以膨润土废矿为主作混合材，经粉碎，再与熟料、石膏分别按配方计量后混和，进行熟料粉磨，再入库、包装、检验、出厂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所说的后段工序生产普通水泥的原料配比(重量份)是膨润土废矿3-10份，熟料87-96份，石膏1-3份。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所说的后段工序生产复合硅酸盐水泥时选用的混合材的组分及其重量比是粉煤灰比膨润土废矿为1∶1～1∶3，将两者混合后与其它原料的配比(重量份)是膨润土废矿与粉煤灰混合料16～50份，熟料47-83份，石膏1-3份。
全文摘要
一种用膨润土废矿作混合材的水泥生产方法，按常规工艺流程生产熟料，在后段工序中，可加或不加活性材料粉煤灰，几乎全部用膨润土废矿作混合材，经粉碎再与熟料、石膏分别按配方计量后混合，进行粉磨、入库、包装、检验、出厂。本发明一改以高炉矿渣为主作混合料的习惯作法，一扫以煤渣、石灰渣等作代用原料造成水泥质次的作法，配合以相应的新工艺，使水泥质量得到改善，成本大大降低，易磨性好、节能，还解决了膨润土产地的废矿堆积的公害问题，社会与经济效益显著。
文档编号C04B7/24GK1104187SQ9411661
公开日1995年6月28日 申请日期1994年10月5日 优先权日1994年10月5日
发明者郑荣贵, 孟忠 申请人:郑荣贵, 孟忠