专利名称：一种赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用赤泥生产硫铝酸盐水泥的工艺方法，特别是一种赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺。背景方法赤泥是氧化铝生产企业所产生的大宗工业废弃物，排放量巨大，每生产1吨氧化铝，即可产生0. 8-1. 5吨赤泥，例如，仅2010年全国的赤泥排放量就达近5000万吨。由于赤泥有高碱度、高湿度、高细度等特征，利用极其困难，利用率不足10%，致使大量堆积，目前全国累计堆存量已达几十亿吨。赤泥的堆存，一方面堆场建设投资大，占用大量土地，一方面扬尘和碱性严重污染当地的空气、水文和土壤环境，破坏生态，危害人体健康。在国家 “十二五”科技发展规划、金属尾矿综合利用专项规划等政策中，赤泥综合利用均被重点指出。当前，原浆赤泥在作路基、砖瓦、水泥原料等方面有小规模的尝试和应用，一些小型企业因收益驱动在进行铁、钛等金属选取，但这些对赤泥的有效消化能力均非常有限，例如作水泥原料使用比例通常在5%—下，因此利用技术有待突破。含碱量高(Nii2O占5-10% )是制约拜耳法赤泥利用的主要障碍，除部分附着碱外， 主要是以钠硅渣存在的结合碱，难以直接去除。在平衡处置成本、环境代价和经济收益的过程中，一些大型氧化铝企业开始重视赤泥的脱碱处理，常压或加压氧化钙水化法是已成功的脱碱工艺，是在水热条件下把赤泥中的钠硅渣变成钙硅渣。脱碱后的赤泥具有大规模利用的潜力。赤泥脱碱的成本较高，如果不能把脱碱后的赤泥全部有效利用，企业则没有进行脱碱处理的根本动力。当前脱碱赤泥生产水泥方法中赤泥的加入量，一般硅酸盐水泥在 50%以下，硫铝酸盐水泥能达到70%。如专利CN 101891406A公开了一种利用赤泥和脱硫石膏制备水泥的方法，按重量百分比的配料如下脱碱选铁后的赤泥50 70%，脱硫石膏 5 15%，石灰石20 40% ；将配料经过粉磨后，在窑炉内煅烧而成。不过，现有技术的利用中多是把脱碱赤泥用于常规的水泥生产工艺，常规生料配料，且必须进行生料粉磨，粉磨能耗不能避免，工艺流程长，占用空间大，生产时间长。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供一种赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，该种工艺可把赤泥的脱碱与硫铝酸盐水泥生产连接为一体，无需生料粉磨系统，又大大提高了赤泥的利用率，减少再次污染，降低成本。本发明采取的技术方案为一种利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，包括步骤如下(1)将原浆赤泥加入氧化钙水化，CaO与Nii2O质量比例控制在3 4 1，水化时间2 4小时，得含碱浆液；(2)将含碱浆液移入配料池，加入脱硫石膏配料，测试浆液成分并用校正物料进行成分校正，使浆液经过压滤、烘干所得的固体物质中CaO占43 49% )，SiO2占12 20% (wt % ), Al2O3 占 10 22 % (wt % ), Fe2O3 占 10 22 % (wt % )，SO3 占 3 12 %(wt% )，且使浆液中碱度系数C满足在0. 92 1之间，铝硫比P < 3 ；其中
c—_CaO-0.70 χ TiO2_ - Q 73x(Ai2C)3 —0.64 χ Fe2O3)+ 1.40 χ Fe2O3 +1.87 χ SiO2
Al9O, -0.64xFe90, _彳]P= 2 3 SO3式中030、5102、々1203、!^203、1102、503分别为相应化学成分所占的重量百分比；(3)将步骤(2)配好的浆液进行压滤脱水，含NaOH的碱液回收(可再用于氧化铝生产)，压滤后的固体物质经晒干或烘干，水分在O 20% (wt%)时入预热器或直接入水泥回转窑进行煅烧制得水泥，烧成温度为1250 1300°C，煅烧时间为30 60分钟。上述工艺步骤O)中的浆液以经过压滤、烘干后的固体物质计，脱硫石膏的用量占5 15% (wt%)，校正物料占O 20% (wt%)，脱碱赤泥(指含碱浆液部分经过滤、烘干后的固体物质)的用量占75 90% (wt%)0所述的校正物料选自石灰、电石渣、粉煤灰中的一种或几种。本发明所烧成的水泥熟料以硫铝酸钙(3Ca0 · 3A1203 · CaSO4)和硅酸二钙 (2Ca0 -SiO2)和铁相为主要矿物物相，所占比例分别为15 45%，35 65%和10 30%。本发明所得产品属于高硅高铁型的硫铝酸盐水泥，高硅高铁的特点使该技术的原料适用性大为拓展，各种铁含量较高的废弃资源均有可能大比例使用，是实现固废资源化的理想途径。并且，高硅高铁且属于硫铝酸盐型的特点使得本发明水泥产品的早期和后期机械性能均较为理想，硫铝酸钙提供了较好的早期强度，硅酸二钙使得后期强度能持续增长，因此产品兼具硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的特点。由于脱碱过程中要加入一定量的钙进行置换，脱碱赤泥中钙、硅、铝等元素的匹配与水泥成分已非常接近，是极好的水泥原料。又鉴于脱碱赤泥通常有较高的铝硅比，则非常适宜与脱硫石膏配合使用生产硫铝酸盐水泥。本发明提出一种脱碱处理和硫铝酸盐水泥生产的综合工艺，既可实现脱碱赤泥的高比例利用，获得高性能的硫铝酸盐水泥产品，还能回收赤泥中的Na2O,使之重新用于氧化铝生产。本发明的优势在于完全利用废弃资源作为主要原料，吃废量大，成本低，能耗低， 水泥性能优良，具有显著的经济效益和环境效益。在本发明中，脱碱赤泥的用量可达75 90%，脱硫石膏的用量为5 15%，校正原料为O 20%。所使用的主要原料赤泥和脱硫石膏以及校正原料粉煤灰和电石渣均为数量巨大的废弃资源，因此原料成本低廉。本技术的最佳烧成温度为1250 1300°C，比硅酸盐水泥的1450°C低200°C左右，并且由于铁含量高，比一般的硫铝酸盐水泥烧成温度低50°C左右，节能潜力大。另外，由于赤泥、脱硫石膏、 粉煤灰、电石渣均有足够的细度，可直接省却生料粉磨系统，配料池中即可完成生料均化， 压滤后即可用于熟料生产。压滤本身即是赤泥脱碱工艺的一部分，不是附加步骤，压滤出的碱液可回收并再用于氧化铝生产，能实现水循环处理。本发明能够把脱碱赤泥全部利用，不会另外产生废渣，无污水排放，几乎没有环境污染。水泥产品属于硫铝酸盐水泥，具有早强、 高强、抗腐蚀等优良性能。
图1为本发明的工艺流程图2为实施例1烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱；其中，A为硫铝酸钙，B为硅酸二钙，C、D为铁相。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步说明本发明。实施例1 将原浆赤泥加入氧化钙水化，得含碱浆液，加入脱硫石膏、电石渣和粉煤灰进行配料，以经过压滤、烘干后的固体物质计，脱碱赤泥占80. 5%，脱硫石膏占8. 5%，电石渣占 8.4%，粉煤灰占2.6%。配料浆液经压滤后水分为43% (wt%)，经过自然晒干，水分降至 18% (wt%)。直接输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1250°C，煅烧时间为60分钟。附图2 为所烧成的水泥熟料的X射线衍射图谱，主要物相为硫铝酸钙、硅酸二钙和铁相，属于高硅高铁型硫铝酸盐水泥。经水泥标准胶砂强度试验，3天和观天抗压强度分别为28. 5Mpa和 56Mpa。实施例2 将原浆赤泥加入氧化钙水化，得含碱浆液，加入脱硫石膏进行配料，以经过压滤、 烘干后的固体物质计，脱碱赤泥占89. 5%，脱硫石膏占9. 5%。配料浆液经压滤后水分为 43% (wt%)，经过自然晒干，水分降至18% (wt% )0直接输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1250°C，煅烧时间为60分钟。经水泥标准胶砂强度试验(GB/T 17671-1999)，3天和观天抗压强度分别为26. 5Mpa和52. 4Mpa。实施例3 将原浆赤泥加入氧化钙水化，得含碱浆液，加入脱硫石膏、电石渣和粉煤灰进行配料，以经过压滤、烘干后的固体物质计，脱碱赤泥占80. 5%，脱硫石膏占8. 5%，电石渣占 8.4%，粉煤灰占2.6%。配料浆液经压滤后水分为43% (wt%)，经过烘干，水分降至3% (wt%)0直接输送入中空窑中煅烧，烧成温度为1270°C，煅烧时间为40分钟。经水泥标准胶砂强度试验，3天和28天抗压强度分别为31. 4Mpa和60. 2Mpa。如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，包括步骤如下(1)将原浆赤泥加入氧化钙水化，CaO与原浆赤泥中Nii2O质量比例控制在3 4 1， 水化时间2 4小时，得含碱浆液；(2)将含碱浆液移入配料池，加入脱硫石膏配料，测试浆液成分并用校正物料进行成分校正，使浆液经过压滤、烘干所得的固体物质中CaO质量占43 49%，SiO2质量占12 20%, Al2O3质量占10 22%，！^e2O3质量占10 22%，SO3质量占3 12%，且使浆液中碱度系数C满足在0. 92 1之间，铝硫比P < 3 ；其中
2.根据权利要求1所述的利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，步骤( 中的浆液以经过压滤、烘干后的固体物质计，脱硫石膏的用量占5 15%，校正物料占O 20 %，脱碱赤泥的用量占75 90 %。
3.根据权利要求1或2所述的利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，所述的校正物料选自石灰、电石渣、粉煤灰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，其特征是，煅烧温度为1250 1300°C，煅烧时间为30 60分钟。
全文摘要
本发明涉及一种利用赤泥直接浆液配料生产硫铝酸盐水泥的工艺，将原浆赤泥加入氧化钙水化，得含碱浆液，将含碱浆液加入脱硫石膏配料，测试浆液成分并用校正物料进行成分校正，使浆液经过压滤、烘干所得的固体物质中CaO质量占43～49％，SiO2质量占12～20％，Al2O3质量占10～22％，Fe2O3质量占10～22％，SO3质量占3～12％，且使浆液中碱度系数C在0.921之间，铝硫比P＜3；将配好的浆液进行压滤脱水，压滤后的固体物质经晒干或烘干后进行煅烧制得水泥。本发明的优势在于完全利用废弃资源作为主要原料，吃废量大，而且可直接省却生料粉磨系统，配料池中即可完成生料均化，压滤后即可用于熟料生产。
文档编号C04B7/14GK102515590SQ201110383320
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月26日 优先权日2011年11月26日
发明者席赵青, 朱建平, 王文龙, 王旭江, 王鹏, 田伟 申请人:山东大学