用新型干法旋窑线处理废石膏制建筑用石膏粉的方法_2

文档序号:9465207阅读:来源:国知局
旋风预热器C4,经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。若改造为四级预热器系统,步骤(2)中生料粉喂入的操作为:将步骤(I)所制备的生料粉送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第三级旋风预热器C3至第二级旋风预热器C2的上行管道内,拉入第二级旋风预热器C2,生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道,拉入第三级旋风预热器C3,生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道,拉入第四级旋风预热器C4,经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉。
[0016]进一步,步骤(2)中,利用新型干法旋窑生产线装备,并将新型干法旋窑生产线的分解炉作为直筒式预热器。
[0017]进一步,步骤(3)中,在水泥磨机粉磨时加入占粉磨物料总质量0.1?10%的改性剂。
[0018]进一步,步骤(3 )中,所述改性剂为通用的增强用改性材料、减水材料、防水材料和/或调整凝结时间的调凝材料等。
[0019]本发明的技术原理: I)利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备及工艺特点,将分解炉作为直筒性预热器,以便于调整窑头喷煤管的氧化性气氛燃烧供热,采用可控的回转窑内料层厚度和流速,既可防止石膏被碳还原分解,又可控制石膏的煅烧程度,获到矿物成份较为理想的熟石膏,并大幅降低熟石膏生产煤耗。
[0020]2)利用新型干法旋窑生产线的旋风预热器系统,便于从五级改造为四级或三级或二级预热器,并且回转窑可快速煅烧,能大幅降低熟石膏生产电耗与成本。
[0021]3)利用出回转窑的熟石膏的余热(200°C?1000°C ),可热解二水石膏,使二水石膏脱水为半水石膏或可溶性无水石膏,及水泥磨机内研磨温度达120?140°C,可将二水石膏部分脱水,在出回转窑的篦冷机内至入水泥磨前的区段的熟石膏中配入质量比5?100%的散粒状生废石膏,以进一步降低建筑用石膏粉的热处理成本,并改善建筑用石膏粉的施工性能和物理力学性能。
[0022]4)采用应用可靠的一一硅铝酸盐矿物高温熔融晶格固熔固化重金属离子技术,即针对工业废石膏中的可溶性重金属离子特性,以工业废石膏的有害杂质如磷石膏中的磷、氟元素的助熔助烧硅铝酸盐矿物特点,利用高温热化学反应条件,以硅铝酸盐矿物的硅酸根团、铝酸根团等将工业废石膏中少量的锌、铅、镉、铬、锰、汞、砷等重金属离子结合进硅铝酸盐矿物晶格中(重金属离子或取代钙、镁等离子位,或取代多面体中的硅、铝离子位)而固化为不会被水溶释放重金属离子的稳定复杂的硅铝酸盐惰性矿物,同时,利用具有水硬活性的硅酸钙、铝酸钙等材料的水化胶凝特性,以水化形成的大量的水合硅酸钙凝胶和水合硫铝酸钙、水合硫铁酸钙矿物的共同作用,进一步包裹含重金属离子的惰性稳定矿物,永久性的彻底消除工业废石膏可能的重金属污染。
[0023]5)针对工业废石膏的主要组成为硫酸钙或二水硫酸钙矿物的特点,以钙质材料中所含的CaO,一方面,利用高温氧化性气氛下的热化学反应动力,使硫酸钙与硅铝酸盐矿物中的铝、铁进行热化学生成硫铁酸钙、硫铝酸钙矿物,并激活过量的难溶性和僵死的硫酸钙,使之成为具有良好水硬活性的建筑用熟石膏,经粉磨后,加水可经复杂的物理化学反应形成以水合硫酸钙及水合硅酸钙凝胶、水合硫铝酸钙、水合硫铁酸钙等晶体胶着在一起的高强、高抗水能力的固体材料,从而可替代传统的炒制石膏粉,作为优质的建筑用石膏粉,用于制造具有良好物理力学性能指标的石膏建筑材料制品。
[0024]6)利用粉磨和2?7天的入库陈化消除粉料中残存的二水石膏,减少可溶性无水石膏含量(二水石膏和无水石膏分别转化为β型半水石膏),优化颗粒级配,优化建筑用石膏粉的矿物组成。
[0025]本发明的有益效果:
I)利用现有产能过剩的新型干法旋窑生产线装备无害化处理资源化利用工业废石膏,技改投资少,方法简单、实用,且无二次污染,可有效实现环保利废绿色产业转型。
[0026]2)可永久性消除工业废石膏的重金属污染及隐患,利于水、土环境保护。
[0027]3)有效利用工业废石膏生产建筑用石膏粉及建材制品,既能为基建工程提供优质的材料,又可大幅减少传统的胶凝材料及建材制品的生产过程对环境资源和能源的消耗及环境的污染。
【具体实施方式】
[0028]以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0029]试验在某&3.2x48m新型干法旋窑生产线上进行,其生料磨使用立磨,水泥磨机采用球磨机,生料粉入窑系统采用气力输送栗输送。
[0030]试验所用的工业废石膏-磷石膏取自某磷化工堆场陈放的块状磷石膏和散粒状磷石膏,脱硫石膏取自电厂烟气脱硫石膏。
[0031]建筑材料制品毒性检测按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB/T5085.3-2007)、《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)、《危险废物鉴别技术规范》(HJ/T298-2007),《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)。
[0032]试验条件按照《建筑石膏一般试验条件》(GB/T17669.1-1999);凝结时间的测定按照 GB/T17669.4-1999);强度检验方法按照 GB/T17669.3-1999 和 GB/T17671-1999 ;膨胀率检验方法按照JC/T313-1996。
[0033]实施例1
石膏原料选用块状的磷石膏和粒径〈10mm的散粒状磷石膏,重金属离子的固化稳定剂选用废弃的低品位矾土,活化剂选用石灰石,按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制建筑用石膏粉:
(1)生料制备:将块状的磷石膏、固化稳定剂、活化剂破碎至粒径<30_ ;将破碎的磷石膏、固化稳定剂、活化剂按质量比为磷石膏58:固化稳定剂12.5:活化剂29.5的比例配料,送入生料立磨,混合粉磨至80微米筛余18wt%的生料粉,得生料粉,送入生料粉库;
燃煤制成80微米筛余1.5wt%的粉煤送入煤粉仓;
(2)熟石膏制备:将步骤(I)所制备的生料粉经气力栗输送入新型干法旋窑生产线的预热器系统的第二级旋风预热器C2至第一级旋风预热器Cl的上行管道内,拉入第一级旋风预热器Cl,生料粉经Cl的旋风筒收集进入C3至C2旋风预热器上行管道,拉入第二级旋风预热器C2,生料粉经C2的旋风筒收集进入C4至C3的上行管道,拉入第三级旋风预热器C3,生料粉经C3的旋风筒收集进入C5至C4的上行管道,拉入第四级旋风预热器C4,经第四级预热器C4收集的预热的生料粉自然进入新型干法旋窑系统的分解炉,分解炉停止供煤燃烧,以防止石膏被碳还原分解,分解炉作为石膏生料粉的一个直筒式预热器使用,分解炉内的生料粉被风拉至第五级预热器C5,经C5旋风筒收集自然从回转窑的窑尾进入回转窑内,回转窑的窑头以喷煤管燃烧器喷煤粉燃烧供热,生料粉在回转窑内于1250°C、空气过剩系数1.20的氧化性气氛下,快速煅烧13分钟,制成熟石膏;
(3)建筑用石膏粉的制成:于出回转窑入篦冷机内的熟石膏中连续配入粒径〈10mm的散粒状磷石膏,散粒状磷石膏的配入量为熟石膏质量的95%,熟、生混合物料送入熟料库内,熟料库内的混合物料连续送入水泥磨内,用水泥磨机混合粉磨为80微米筛余6%的粉料,粉料入库经陈化2?7天,即制成建筑用石膏粉。
本实施例所得的建筑用石膏粉经检测其主要矿物成份为β型半水石膏、可溶性无水石膏、难溶性无水石膏、硅酸二钙、硫铝酸钙、硫铁酸钙等。
[0034]物理性能经检测:初凝时间9min30s、终凝时间27min40s,2h抗压4.6MPa、抗折2.3MPa,I天平均强度抗压23.7MPa、抗折5.8MPa,3天平均强度抗压35.6MPa、抗折5.9MPa,28天平均强度抗压37.4MPa、抗折6.1MPa, 28天软化系数0.96,28天自由膨胀率0.12%ο
[0035]毒性浸出试验:锌、铅、镉、络、银、砷、萊、砸未检出。放射性核素活量0.33。
[0036]检测结果说明:此特种建筑用石膏粉,2h强度达到2.0等级,后期强度远远优于3.0等级的普通建筑石膏粉,达到高强石膏强度等级,且抗水性大大地优于高强石膏。
[0037]以此建筑用石膏粉送至某新型材料厂,一方面替代普通建筑石膏粉制纸面石膏板和石膏砌块,另一方面替代复合硫铝酸盐水泥制GRC墙板,反馈施工性好,不收缩,不开裂,强度好。
[0038]实施例2
石膏原料选用块状的磷石膏和粒径小于10_的散粒状磷石膏、重金属离子的固化稳定剂选用某电厂灰白色的高钙粉煤灰(CaO含量32.7wt%),活化剂选用石灰石,按如下步骤利用新型干法旋窑线处理磷石膏制特种建筑用石膏粉:
(O生料制备:将块
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