一种新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺及其产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于特种建材制备领域和工业固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺及其产品。
【背景技术】
[0002]目前，国内外主要研宄和应用的防辐射水泥有钡水泥、锶水泥与含硼水泥。钡水泥和锶水泥在矿物组成上是以氧化钡、氧化锶代替硅酸盐水泥中的氧化钙，形成以硅酸三钡和硅酸三锶为主要矿物相的水硬性胶凝材料。其生产工艺煅烧温度较高，热稳定性差，100°C时水化结构会受到破坏，只适用于低温度环境，不能屏蔽中子。含硼水泥采用铝酸盐熟料作为基材，掺入适量硼镁石和石膏共同粉磨制备而成。含硼水泥具有较高的硼含量以及化学结晶水含量对中子吸收性能良好，但是其生产能耗高，易膨胀，需要避免二次γ射线污染。新型多元屏蔽防辐射水泥，不同于目前国内外主要应用的钡水泥、锶水泥与含硼水泥。新型多元屏蔽防辐射水泥是采用防辐射效果全面、高效、稳定的防辐射水泥熟料、工业固体废弃物与混合材，利用颗粒特性与表面能、机械能及化学能优化匹配循环递减共性粉磨技术新方法，通过优化颗粒级配、颗粒整形、活化改性等激发技术制备而成的。新型多元屏蔽防辐射水泥实现了工业固体废弃物高掺量、高活性、高附加值利用，粉体颗粒比表高、活性高，具有较低的水化热与较高的早期强度，且后期强度高、耐久性强等特点，与其他防辐射水泥相比具有屏蔽高效、防护全面、结构稳定、生产能耗低等特点。
[0003]水泥粉磨是水泥生产中最重要的关键环节之一，其能耗占生产总能耗的30%和总电耗的40%以上，水泥粉磨工艺的先进与否直接影响水泥生产能耗、生产成本与生产产量。水泥粉磨使水泥粉体颗粒具有适宜的颗粒粒径与颗粒级配，提高其水化活性，直接影响水泥产品的性能与质量。水泥粉磨工艺的选择与应用对水泥的产量、质量及生产成本有重要影响作用，在水泥生产中占有举足轻重的地位。然而，新型多元屏蔽防辐射水泥的主要原材料(防辐射水泥熟料、工业固体废弃物、混合材)组分较多，其各自的磨蚀硬度、邦德功指数与机械强度等矿物特性相差较大，并且新型多元屏蔽防辐射水泥对水泥粉体颗粒级配与比表面积有严格要求，现有的粉磨工艺及装备难以满足新型多元屏蔽防辐射水泥良好的颗粒级配、高比表、高活性、水化热低、早期强度高、耐久性强的要求。目前，迫切需要研宄设计一种新型粉磨工艺及装备，满足新型多元屏蔽防辐射水泥的生产制备要求，使防辐射水泥粉体颗粒具有适宜的颗粒粒径与颗粒级配，使粉磨制备的防辐射水泥具有良好的水化活性与耐久性能，实现新型多元屏蔽水泥的工业化生产，以满足核工程安全应用标准，以加快我国核技术安全广泛应用速度，从而缓解我国资源、能源与环境等多重压力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，采用新型粉磨工艺粉磨制备新型多元屏蔽防辐射水泥，同时大量消纳工业固体废弃物，获得具有高比表、高活性、低水化热的新型多元屏蔽防辐射水泥，实现新型多元屏蔽防辐射水泥工业化生产，满足水泥工业的生产需要。新型多元屏蔽防辐射水泥的工业化生产，极大的促进了新型防辐射水泥的大规模应用，为我国核技术安全广泛应用提供可靠的保障，有利于缓解我国资源、能源环境的巨大多重压力，具有重要的经济效益与环境效益。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，包括如下步骤:
[0006]I)将防辐射水泥熟料、工业固体废弃物、混合材与石膏按照30?60:0?40:0?50:0?5的质量比进行配料混合，得到混合物料。
[0007]优选的，所述工业固体废弃物选自矿渣、粉煤灰、炉渣、钢渣或钛铁合金渣中的任意一种或多种的混合。
[0008]优选的，所述混合材选自累托石、沸石、凹凸棒石、硼镁石或蛇纹石中的任意一种或多种的混合。
[0009]具体的，该步骤可通过板式喂料机、电子皮带秤和输送皮带等设备实现。
[0010]2)将步骤I)得到的混合物料分散后进行在线烘干，使15wt%?25被％的所述混合物料的含水量< 2%，得到干燥的混合物料。
[0011]具体的，该步骤可通过热风炉和在线干燥器等设备实现。在线干燥器，例如，在申请号为201420333632.5的实用新型《一种在线干燥器》中所提供的在线干燥器。
[0012]3)将步骤2)得到的干燥的混合物料进行预粉磨处理，使粉磨后的颗粒的粒径在O?120 μ m之间，得到预磨粉。
[0013]具体的，该步骤可通过板链式提升机、恒重稳流仓、辊压机和立磨等设备实现。
[0014]4)将步骤3)得到的预磨粉进行初次选粉，得到比表面积在300m2/kg以上的细粉。
[0015]进一步的，经初次选粉后得到的比表面积小于300m2/kg的粉体重新进入步骤2)循环处理。
[0016]具体的，该步骤可通过分级式选粉机、收尘器和排风机等设备实现。
[0017]5)将步骤4)得到的细粉进行再次粉磨，得到比表面积在430m2/kg以上的微粉。
[0018]具体的，该步骤可通过球磨机、选粉机、收尘器、排风机和提升机等设备实现。
[0019]6)将步骤5)得到的微粉进行二次选粉，得到颗粒比表面积在450m2/kg以上的新型多元屏蔽防辐射水泥。
[0020]具体的，该步骤可通过风送斜槽、储存库、收尘器和分级式选粉机等设备实现。分级式选粉机，例如，申请号为201410256747.3的发明专利《一种用于超细粉体选粉的分级式选粉机》所提供的分级式选粉机，或在其基础上进行的调整。
[0021]本发明还提供了根据上述工艺方法制备得到的新型多元屏蔽防辐射水泥。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0023](I)真正实现了新型多元屏蔽防辐射水泥工业化生产；
[0024](2)实现了工业固体废弃物高掺量、高活性、高附加值利用；
[0025](3)在线烘干器的烘干效率高，操作简单，节能减排；
[0026](4)选粉机实现物料高效、精准分散，分级精度高，分选效率高；
[0027](5)粉磨工艺投资成本低、生产能耗低、生产产量高；
[0028](6)采用物料颗粒特性与表面能、机械能及化学能的优化匹配循环递减粉磨技术，通过优化颗粒级配、颗粒整形等激发技术，改性激发水泥粉体活性；
[0029](7)通过粉磨制备的新型多元屏蔽防辐射水泥粉体比表面积达到450m2/kg以上，粉体中3?32 μ m粒径含量达85%以上，微颗粒含量高，粉体丰度加权平均值稳定，水化热低、早期强度高、耐久性强，与其他防辐射水泥相比具有屏蔽高效、防护全面、结构稳定、生产能耗低等特点。
【具体实施方式】
[0030]以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0031]实施例
[0032]原材料为防辐射水泥熟料、工业固体废弃物(矿渣、粉煤灰、炉渣、钢渣、钛铁合金渣中的一种或几种)、混合材(累托石、沸石、凹凸棒石、硼镁石、蛇纹石中的一种或几种)和石膏，其比例为(30?60): (O?40): (O?50): (O?5)。
[0033]生产新型多元屏蔽防辐射水泥时，将由防辐射水泥熟料、工业固体废弃物、特殊混合材、石膏等构成的含水量为15%?20%的原材料进行在线烘干，烘干后含水分在2%?3%以下的原料进行预粉磨处理，分选出比表面积在320m2/kg以上的细粉，并收集后供给研磨与颗粒整形、活性激发，获得比表面积为450m2/kg以上的新型多元屏蔽防辐射水泥。
[0034]所制得的防辐射水泥产品经检验，3d抗压强度大于22MPa，28d抗压强度不小于43MPa，3d水化热210KJ/Kg，28d水化热270KJ/Kg，防辐射能力良好，满足防辐射水泥的要求。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤: 1)将防辐射水泥熟料、工业固体废弃物、混合材与石膏按照30?60:0?40:0?50:0?5的质量比进行配料，得到混合物料； 2)将步骤I)得到的混合物料分散后进行在线烘干，使15wt%?25wt%的所述混合物料的含水量< 2%，得到干燥的混合物料直接送入粉磨系统； 3)将步骤2)得到的干燥的混合物料进行预粉磨处理，使粉磨后的颗粒的粒径在O?120 μ m之间，得到预磨粉； 4)将步骤3)得到的预磨粉进行初次选粉，得到比表面积在300m2/kg以上的细粉； 5)将步骤4)得到的细粉进行再次粉磨处理，得到比表面积在430m2/kg以上的微粉； 6)将步骤5)得到的微粉进行二次选粉，得到颗粒比表面积在450m2/kg?以上的新型多元屏蔽防辐射水泥。2.根据权利要求1所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于:步骤4)中，经初次选粉后得到的比表面积小于300m2/kg的粉体重新进入步骤2)循环处理。3.根据权利要求2所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于:步骤I)中，所述工业固体废弃物选自矿渣、粉煤灰、炉渣、钢渣或钛铁合金渣中的任意一种或多种的混合。4.根据权利要求2所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于:步骤I)中，所述混合材选自累托石、沸石、凹凸棒石、硼镁石或蛇纹石中的任意一种或多种的混合。5.根据权利要求1至4任一所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于:步骤2)在线烘干选用的设备包括热风炉和在线干燥器。6.根据权利要求1至4任一所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺，其特征在于:步骤6) 二次选粉选用的设备包括分级式选粉机。7.—种根据权利要求1至6任一所述的新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺制备得到的新型多元屏蔽防辐射水泥。
【专利摘要】本发明属于特种建材制备领域和工业固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种新型多元屏蔽防辐射水泥的制备工艺及其产品。其步骤包括：将防辐射水泥熟料、工业固体废弃物、混合材与石膏进行配料混合；混合物料分散后进行在线烘干；对烘干的混合物料进行预粉磨处理；将预磨粉进行初次选粉；将分选微粉进行再次粉磨，得到比表面积在430m2/kg以上的微粉；将微粉进行二次选粉，得到比表面积在450m2/kg以上的新型多元屏蔽防辐射水泥。水泥粉体比表面积在450m2/kg以上，粉体中3～32μm粒径含量达85％以上，微颗粒含量高，粉体丰度加权平均值稳定，水化热低、早期强度高、耐久性强，具有屏蔽高效、防护全面、结构稳定、生产能耗低等特点。
【IPC分类】C04B7/24
【公开号】CN104909588
【申请号】CN201510245737
【发明人】田键, 朱兵兵
【申请人】湖北湖大天沭新能源材料工业研究设计院有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月14日