一种赤泥制造快硬型铁铝酸盐水泥加工方法

技术领域 本发明涉及水泥材料加工的化工领域，尤其涉及一种利用氧化铝 生产中的废弃物——赤泥制造快硬型铁铝酸盐水泥的加工方法。

背景技术 特种水泥通常可分成六大系列产品，它们是：硅酸盐水泥系列(除 通用水泥外)、铝酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟 铝酸盐水泥系列、其他(包括无熟料、少熟料)水泥系列。目前我国特种水泥 生产年产量低，仅占全国水泥总产量的2％以下，与发达国家7％～9％的生产 规模有相当的差距。产品结构不合理，装饰水泥和膨胀自应力水泥所占比例大 体相当，油井水泥和水工水泥比例偏低，快硬高强水泥严重短缺。技术装备、 生产工艺落后。

在氧化铝生产中产生的工业有害废渣赤泥，现在的处理方法都是放到赤泥 堆场，这样不但占用了土地资源，而且还造成了环境污染。国内外对赤泥的后 处理方法都非常重视，将此列为铝工业争需解决的重要难题，现有 200610076718.4公开的“一种赤泥制备硫铝酸盐水泥的方法，”，它同样利用赤 泥来制备硫铝酸盐，由于工艺条件、工艺难度却无法来制备快硬型铁铝酸盐水 泥，开发出更大的利用和经济价值。

发明内容 本发明的目的是针对氧化铝生产的赤泥中，由于各个成分的比例 非常接近铁铝酸盐水泥的比例，只需增加一部分添加剂调节配比，就符合铁铝酸 盐水泥的生产，这样不但解决了氧化铝生产中赤泥的堆放问题，而且生产的铁铝 酸盐水泥也是创造了新的效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种赤泥制造快硬型铁铝酸盐水泥加工方法，包括以下步骤：

A、处理赤泥：在100～110℃烘干，使赤泥含水量≦1％，球磨机粉磨，过 100目筛；

B、原料配方通过设计熟料主要矿物C2S、C4A3S、C4AF的组成计算配料， 熟料主要矿物按重量百分比为C2S：25～40％；C4A3S：30～45％；C4AF：10～ 25％；

C、以氧化铝工业弃渣赤泥为主要原料，由于赤泥和铝土矿中本身含有大量 的Fe2O3、SiO2、Al2O3，粘土、砂岩只作为添加剂加入，按下列重量百分比的称 取原料：

赤泥40～55％；石灰石20～30％；铁粉1.5～3％；铝矿20～30％；石膏1～ 5％；

D、混料、煅烧：将步骤C中的配料混合，球磨均匀，锻烧温度为1250℃～ 1350℃；

E、配制水泥：煅烧熟料再次粉磨至200目以下，再添加石灰石和石膏，以 制备不同种类的快硬型铁铝酸水泥。

优选的，所述石灰石的CaO含量要求大于48％；所述MgO含量在1.5％以 下。

优选的，在水泥粉磨过程中，石灰石掺量不超过50％，石膏掺量为小于5％； 快硬型铁铝酸盐水泥的比表面积应控制在350m2/kg以上，一般为350～400m2 /kg的范围。

本发明通过反复地实验，确认通过上述方法所制造出的快硬型铁铝酸盐水 泥符合建材行业标准JC 435—1991规定：以适当成分的生料，经煅烧所得以铁 相、硅铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制成 的早期强度高的水硬性胶凝材料为快硬铁铝酸盐水泥。该水泥以3d抗压强度表 示，分为425、525两个标号。

1.快硬铁铝酸盐水泥的技术要求

比表面积、凝结时间、游离氧化钙含量应符下表的规定。

快硬铁铝酸盐水泥的各龄期强度要求指标不得低于下表中的数值。

典型快硬铁铝酸盐水泥熟料的矿物组成与水泥强度发展规律。

2.快硬铁铝酸盐水泥的生产工艺

2.1熟料的化学成分及矿物组成熟料的主要化学成分为CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、 SO3，主要矿物为C4A3S(硅铝酸四钙)、β-C2S(硅酸二钙)、C4AF(铁铝酸四钙)。 其成分含量范围见下表。

  名称 Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 SO3 C4A3S C2S C4AF 含量/％ 5～30 6～12 43～46 5～12 1～6 35～55 15～35 15～30

2.2原料、燃料

快硬铁铝酸盐水泥配料采用组分配料：石灰石、烧结法赤泥和拜尔法赤泥、 铁粉、铝土矿、粘土、砂岩。由于赤泥和铝土矿中本身含有大量的Fe203、SiO2、 Al2O3，所以铁粉、粘土、砂岩只作为添加剂加入，加入的量视赤泥中的具体成 分而定，石灰石主要是调节CaO的加入量，石灰石的CaO含量要求大于48％， MgO含量在1.5％以下；赤泥成分见下表。所选燃料煤应控制其挥发分V为25 ％～32％，灰分A≤25％，热值Q≥27200kJ/kg。

2.3煅烧

快硬铁铝酸盐水泥熟料的煅烧设备为立窑。烧成温度一般为1250℃～1350℃， 较硅酸盐水泥煅烧温度低100℃～150℃。熟料颜色与硅酸盐水泥相似，呈黑色， 而与灰色的硫铝酸盐水泥熟料有别。

2.4粉磨

在水泥粉磨过程中，石灰石掺量不超过50％，石膏掺量一般为5％；比表面 积应控制在350m2/kg以上，一般为350～400m2/kg的范围。

本发明一种赤泥制造快硬型铁铝酸盐水泥加工方法的有益效果是，所生产 的快硬型铁铝酸盐水泥早强高强，抗冻性好，耐蚀性能好，具有高抗渗性能， 适合于冬季施工工程、抢修工程、配制喷射混凝土及生产预制构件等，弥补了 利用赤泥能生产快硬型铁铝酸盐水泥这一技术的空白，创造了更大的社会效益 和经济价值。

具体实施方式 下面对本发明作进一步的说明：

配料计算：

1.原料的质量要求

1.1我厂的赤泥成分：

  原料名称 Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 Na2O 烧结赤泥含量 10-20 10-25 40-50 4-8 1-4 拜尔法赤泥含量 15-30 15-25 20-30 4-10 2-6

1.2石灰质原料

凡以碳酸钙为主成分的原料都叫钙质原料，如石灰石、白垩、泥灰岩、内壳 等，是水泥熟料中氧化钙的主要来源，由于在赤泥中已有大量的CaO，石灰石加 入只起校正作用，尽量少用。

  品位 CaO MgO R2O SO3 Cl- 燧石或石英 一级品 >48 <2.5 <1.0 <1.0 <0.015 <4.0 二级品 45—48 <3.0 <1.0 <1.0 <0.015 <4.0

1.3硅质原料

硅质原料的主要成分SiO2，其次是Al2O3，还有Fe2O3，一般生产1t熟料约需 0.2—0.4t硅质原料，在熟料中约占11—17％

  品位 硅酸率n 铝氧率p MgO(％) R2O(％) SO3(％) 一级品 2.7—3.5 1.5—3.5 <3.0 <4.0 <2.0 二级品 2.0-2.7 3.5-4.0 不限 <3.0 <4.0 <2.0

1.4其它校正原料

生产中只有石灰石和粘土质原料往往不能满足熟料对化学成分的要求，为 弥补成分的不足，往往选用铁质，硅质和铝质的校正原料

2.燃料的质量要求

我公由于使用烟煤，成分大概制定如下：

  Car(％) Var(％) Aar(％) Mar(％) Har(％) 0ar(％) Nar(％) Sar(％) 63.5 14.29 25.5 3.2 0.9 2.9 0.69 0.51

3.熟料热耗的选择

熟料烧成热耗Q(kg/kg熟料)与煅烧全过程有关，除了涉及到原燃料性质， 还与废气热回收装置有关，还和熟料显热回收装置(各冷却机)等有关，随着干法 预分解窑烧成系统工艺装备的技术进展，促使热耗从早期的3765KJ/kg逐步下 降到2970KJ/kg先进的可达2900KJ/kg以下，我厂控制到3094KJ/kg.

4.配料的计算

  成分名称 loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总量 石灰石 41.31 5.17 0.83 0.33 50.74 0.8 0 0 99.18 赤泥 24 16.2 10.1 5.35 42.87 0.73 0 0.75 100 铝矿 35 7.3 52.15 4.12 0 0.46 0 0 99.03 铁矿粉 14.16 19.14 8.92 51.51 3.38 2.5 0 0 99.61 煤灰分 0 56.8 21.53 11.84 3.38 1.88 0 0 95.43

4.1针对根据赤泥成分的特点和熟料本身的含量要求，设定率值 KH＝0.082+0.01，n＝0.52+0.1，p＝3.7+0.1

4.2由设定的熟料率值计算

设熟料的化学成分∑＝98％

下面用试差法计算生料配比所有数据在EXCEL中完成

${\mathrm{Fe}}_2{O}_3=\frac{\Sigma }{(2.8\mathrm{KH}+1)(p+1)n+2.65P+1.35}=6.92\%$

Al2O3＝p×Fe2O3＝25.61％

SiO2＝n(Al2O3+Fe2O3)＝16.91％

CaO＝∑-Fe2O3-Al2O3-SiO2＝48.56％

下面是EXCEL表格，设定q＝3094KJ/kg熟料

由上面的表格可算出：

  成分 石灰石 赤泥 铁粉 铝矿 比例 26.51335 47.5325 2.131973 23.82217

△KH＝|0.8252-0.82|＝0.005<0.01

△n＝|0.522-0.52|＝0.002<0.01

△p＝|3.6901-3.7|＝0.0099<0.01

可以看出计算的与设定的比较稳合.

5.熟料的绕成

配好原料后，烧成温度一般为1250℃～1350℃，较硅酸盐水泥煅烧温度低100 ℃～150℃。熟料主要靠固相反应形成，煅烧时无需特意挂窑皮。

经烧结后熟料的矿物组成可用岩相分析，X射线和红外光谱等分析法测定， 目前工矿企业用化学成分来计算熟料组成，由f-CaO<1取f-CaO＝0.8，得到熟料 成分如下

  成分 C2S C4A3S C4AF 比例 34.6 38.2 19.8

6.水泥的粉磨

在水泥粉磨过程中，石灰石掺量不超过50％，石膏掺量一般为5％；比表面 积应控制在350m2/kg以上，一般为350～400m2/kg的范围。