水泥熟料多元素矿化剂及其应用技术

本发明涉及建材领域的水泥工业，具体为采用添加一种多元素 矿化剂烧制水泥熟料的技术。是对现有晶种、萤石、稀土贫矿等单 掺或萤石——石膏类复合矿化剂配料，烧制水泥熟料技术的改进。

自八十年代以来，人们为了达到节能、降耗，提高水泥熟料产、 质量的目的，先后以萤石、萤石——石膏或晶种、铅锌尾矿、铜尾 矿及铜渣、重晶石、硫铁矿、稀土贫矿等矿物为单一或复合矿化剂， 掺入到生料中，来改善生料的易烧性，降低烧成温度和液相粘度； 加速熟料矿物形成固相反应，为我国的水泥工业发展起到具大的推 动作用。

但是，通过多年的生产实践证明，采用上述矿化剂存在着用量 大，生产成本高，矿化剂效果一般化，熟料质量不稳定，污染环境 等弊病。其具体为：萤石、萤石——石膏类矿化剂掺量一般为 0.5％-5％；稀土贫矿的掺量高达15％；吨生料中矿化剂材料费为2-5 元。若单掺萤石单一矿化剂虽然矿化剂材料费低，但矿化效果差， 会严重影响企业的综合效益；如果使用氟、硫类复合矿化剂；常常 会因其氟、硫摩尔比例不当，与水泥窑煅烧熟料的热工制度不匹配， 造成水泥熟料急凝、缓凝、早期强度低及熟料后期强度倒缩等不正 常现象。与此同时，因氟、硫型矿化剂在煅烧熟料过程中，会形成 挥发性HF、SO2、SO3腐蚀性气体，不仅腐蚀水泥设备，而且排放到 空气中的氟、硫废气会严重污染环境，难以达到GB4915-96《水泥 工业污染物排放标准》要求。若应用添加稀土贫矿烧制水泥技术， 存在稀土贫矿中稀土合量低，(如广东省大部其含量在0.09％以下)， 生料配料用量大，生产中难以检验、控制，又因其结晶态的SiO2含 量高，均会导致其矿化效果差，水泥熟料质量不稳定等弊病出现。

目前我国的水泥质量检验标准即将采用ISO法，大部分的水泥 企业都存在着降标号问题；今后能否稳定生产600#以上的水泥熟料， 是涉及到企业能否生存的大事，所以，寻求质优、价廉、用量少、 易检验控制，实用性强的活化水泥生料及能减少环境污染的高效能 水泥熟料矿化剂，是本世纪初急需解决的问题。

本发明克服了现有技术的缺点，受石油、化工、冶金、印染、国 防等行业的启发，综合利用储量丰富，运输方便，含有主族、过渡 元素及镧系元素的白云鄂博矿物或其提炼废渣，做高效能多元化剂， 烧制水泥熟料；可全面实现优质、高产、低消耗、轻污染的效益型 生产目标。

本发明的具体应用措施为：

水泥熟料多元素矿化剂及其应用技术，其特征在于：在水泥生 料中添加重量比为0.05％-6％的多元素矿化剂，与其它水泥原料共同 配料，混合入磨制成黑生料或白生料后，再入窑煅烧制造出优质水泥 熟料。

其中，上述所用的多元素矿化剂是指：所有比放值不超国家标 准的白云鄂博矿物及以此类矿物为原料，全部或部分提炼主族，过 渡元素或镧系元素后，剩余的提炼渣或化学渣。

与其它水泥原料共同配料是指：

①在生料配料时，减少原单一或复合矿化剂掺量，添加微量多 元素矿化剂。

②在生料配料时，全部或部分取消原单一或复合矿化剂，添加 适量多元素矿化剂。

③在生料配料时，减少原矿化剂掺量，全部或部分取消铁质原 料，添加适量的多元素矿化剂。

④在生料配料时，全部取消铁质材料及原来的单一或复合矿化 剂，掺入适量多元素矿化剂。

本发明所掺的多元素矿化剂，可以采用如下两种方式配入水泥 生料中：

①在水泥生料配料时，用配料秤单独掺入。

②在水泥生料配料之前，预先将多元素矿化剂与其它几种水泥 原料按重量比例配合，混均匀后，再用配料秤配入。

本发明多元素矿化剂在熟料烧制中的作用是：

可提高生料活化能，改善生料易烧性，在水泥熟料烧制过程中， 不仅降低固相反应共熔点及液相粘度，和其表面张力，而且提高Ca2+离子扩散系数，提高C3S的形成速度及其在熟料中的含量，从而节 约了熟料烧成能耗，大幅度提高了水泥熟料的产、质量。

关于多元素矿化剂在水泥生料中的掺量与下列因素相关：

1、水泥原料中结晶SiO2含量的高低或石灰石结晶大小有关， 如其结晶硅高或石灰石结晶大，需多掺，否则需少掺。

2、与水泥企业实际配料方案有关。如果水泥生产厂家彻底取消 原矿化剂或铁质原料，则该多元素矿化剂需多掺；少量保留原矿化 剂，则需少掺。

3、多元素矿化剂的掺量与其本身化学成份有关。

本发明采用白云鄂博矿物或其废渣作水泥熟料矿化剂，涉及一 百五十多种矿物。其含有主族元素，过渡元素，镧系元素几十种， 特别是其中的稀土，稀有矿物化学全分析数量之多，国内首屈一指， 国际也属罕见：选用哪种矿物为矿化剂，其中过渡元素含量及镧系 元素中轻、重稀土的匹配量，均决定它在水泥生料中的掺量。

总上所述，在满足生料配料方案率值要求，生料比放值或放射 性不超国家标准的条件下，根据企业实际情况，在生料中掺入 0.05％～6％的多元素矿化剂后，水泥熟料质量等技术经济指标都会达 到前所未有的理想状态。

本发明与现有技术相比有如下优点：

1、采用本发明能稳定提高水泥熟料强度，降底f·CaO含量和 烧成能耗，熟料凝结时间正常，易控制。

使用本发明的水泥熟料多元素矿化剂及其应用技术，可使水泥 熟料28天抗压强度提高50～100#，烧成耗节约10～15％，烧制水泥 熟料窑的台时产量提高8～12％，熟料平均f·CaO可控制在 0.08～2.5％，熟料安定性合格率大幅度提高，熟料凝结时间一般为：

初凝：1∶30～3∶30h

终凝：3∶30～5∶30h

2、水泥熟料烧成窑炉排放的有害气体，达到GB4915-96标准 要求，用本发明技术生产的水泥，符合国家关于建筑材料放射性物 质安全标准。

3、本发明的多元素矿化剂在我国内蒙古储量相当丰富，公路铁 路运输十分方便，可供我国北方水泥企业使用几十年，吨生料矿化 剂材料费不超过2元。

多年来，在其它行业的白云鄂博矿物使用过程中，大量的精选 或初选尾矿及矿山开采剥离的表生矿堆积如山，给精矿开采带来沉 重的经济及运输负担，几十年来，这些矿物大部分被倒运添埋。造 成严重的水土流失和环境污染。至于用白云鄂博矿物提取稀土元素， 过渡元素排出的废渣，除少量被掩埋外，多年的废渣堆积占据了大 量农田、土地、河道，造成了严重的二次污染和土地资源浪费。

本发明充分利用其含有多元素的特点，变废为宝，量材使用， 灵活应用，既使白去鄂博资源得到全面开发利用，又解决了水泥行 业熟料烧制难题，本发明技术有很高的推广应用价值。

4、由于采用本发明进行水泥生产，关键是利用了一种高效能的 多元素矿化剂，它不但可以代替前面所述的多种矿化剂，降低矿化 剂在生料中掺量(最低至0.05％)而且若选用某类白云鄂博矿物， 掺入生料重量的2.5％～5％，还可全部取消原配料中的铁质材料，简 化配料组分，减少生产水泥生料所用的原材料品种及设备投资，故 本发明极利于推广应用。

5、利用本发明生产的水泥熟料，比重大，f·CaO低，外观色 泽黑亮，磨制的水泥早期强度高，颜色青、蓝深受用户欢迎。

说明书附图本发明实施例1

1988年内蒙古卓资县水泥厂，采用本发明的多元素矿化剂，代 替萤石——石膏、铁粉制成的全黑生料，于φ2.2×8m机立窑生产 线，烧制水泥熟料，f·CaO含量最低为0.08％，岩相分析A矿发育 好，含量高，熟料外观类似旋窑煅烧的致密料，对比结果如下： 试样 编号        熟料率值     矿化剂掺量％    F.CaO     ％ 比表 面积 Cm2/g        凝结时间          (h)      抗压强度(MPa)   KH   N   P   萤   石   石   膏   多   元   素     初     凝     ↓     终     凝     ↓    3    天   7   天   28   天   A0   0.94   2.1   1.2   1   2.5    0     3.2  3000    4：10   6：15   35   43   55   A1   0.94   2.15   1.2   0   0    2.8     2.0  3100    2：50   4：10   40   50   61   A2   0.94   2.0   1.3   0   0    3.5     1.5  2950    3：00   4：50   39   51   62   A3   0.96   1.9   1.3   0   0    4.5     1.0  3150    3：30   5：30   43   52   64

实施例12

1999年11月，内蒙古包头市水泥厂采用本发明技术，减少原 萤石矿化剂掺量，于φ2.5×8.5m机立窑生产水泥熟料，结果如下： 试样 编号            熟料率值     矿化剂掺量％     F.CaO      ％   比表   面积   Cm2/g      凝结时间       (h)         抗压强度(MPa)    KH     N     P   萤   石   石   膏   多   元   素   初   凝   ↓   终   凝   ↓     3     天     7     天     28     天     B0   0.91   1.8   1.2   1.0   0   0     3.5  2950   5：30   7：10   29   38   53     B1   0.92   1.8   1.31   0.5   0   0.2     1.0  3000   3：00   4：30   40   49   60     B2   0.94   1.9   1.28   0.5   0   0.2     1.2  3050   2：50   4：55   43   52.5   62.5     B3   0.96   2.0   1.31   0.5   0   0.2     1.3.  3100   2：30   4：00   45   54   65