高硫硅酸盐水泥及其生产方法

                               技术领域

本发明属水泥技术领域。

                               背景技术

硅酸盐水泥在建筑工程中已得到广泛应用，我国也有了自己的国家标准。在标准中对 熟料的三氧化硫含量无具体规定，一般为1％左右，最大为1.2～1.3％。标准还规定了在 粉磨熟料时必须加入石膏，以保证其缓凝作用。也早已有人发现：提高水泥熟料中三氧化 硫含量有利于缓凝，且一些工厂采取了用高硫煤烧制熟料的方法，以求达到加大熟料中三 氧化硫含量的目的，但采用这种方法时，煤中硫相当部分成为氟硫复合矿化剂的一个组分， 最后在熟料中形成硫铝酸盐和氟硫酸盐，而形成硫酸钙的量较少，导致水泥熟料凝结时间 不正常。同时，生料中的煤首先要满足烧制熟料所需的热耗，形成硫酸钙却是次要的，致 使熟料中生成硫酸钙量不稳定，达不到予期要求，煅烧时还排放较多二氧化硫，污染环境。 本发明人曾在“水泥”杂志1999年第二期上发表过<生料中添加柠檬酸渣烧制高硫水泥 熟料的试验研究>一文，介绍使用柠檬酸渣烧制高硫水泥熟料，但未公开关键工艺参数。

                               发明内容

本发明要解决的技术问题是提高硅酸盐水泥熟料中三氧化硫含量，制备水泥时不再添 加石膏。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：高硫硅酸盐水泥熟料的氧化物中有三氧化 硫1.5～3.0％，CaO 63～68％，矿物成分中CaSO4为2.6～5.1％。

生产高硫硅酸盐水泥的方法是：在熟料烧制过程中，将四大率值控制在以下范围：

        石灰饱和系数KH：  0.92～1.0

        硅率SM(n)：       1.90～2.50

        铝率IM(p)：       1.0～1.8

        硫率 SR          0.18～0.32 $\bar{S}R=\frac{{\mathrm{SO}}_3}{{\mathrm{Al}}_2{O}_3+\mathrm{Fe}{O}_3}$

        Mgo控制为0.5～2.0％，煅烧温度1350～1400℃

本发明的高硫硅酸盐水泥，熟料中含有较高的硫酸钙，凝结时间正常，把它粉磨制备 水泥时不用加石膏，生产出的水泥产品标号可达425～725，并利用了柠檬酸生产过程中的 废渣，利于环保，降低了水泥成本。

                             具体实施方式

本发明的高硫硅酸盐水泥，其熟料中主要氧化物含量范围是：CaO 63～68％；SiO2 20～24％；Al2O3 3～6％；  Fe2O3 2.6～5.0％；  SO3 1.5～3.0％；相应的主要矿物成分 为硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)铁铝 酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和硫酸钙(CaSO4)。其物理性能和用途与一般硅酸盐水 泥相同。

本发明的高硫硅酸盐水泥生产方法是：

将按比例配好的生料粉磨混合：

        石灰石    78～80％  (质量百分比，以下同)

        粘土      8～14％

        铁矿石    4～7％

        柠檬酸渣  4～6％ 粉磨细度控制在7～10％(筛余)，再在水泥窑炉中煅烧成水泥熟料，如果用立窑煅烧混合 生料，还要把煤按照熟料能耗配入生料中成球，再输送到立窑中燃烧；如果用回转窑煅烧， 可以直接把混合生料输送到窑内，用重油或煤煅烧。

煅烧温度控制在1350～1400℃范围，在煅烧过程中，最佳石灰饱和系数KH值控制 在0.92～1.00，硅率SM(n)控制在1.9～2.50，铝率IM(p)控制在1.00～1.80，硫率 SR控制在0.18～0.32，MgO控制在0.8～2.0％，

硫率 SR定义为 $\frac{{\mathrm{SO}}_3}{{\mathrm{Al}}_2{O}_3+\mathrm{Fe}{O}_3}$

碱总量K总控制在0.25～1.00％

                          K总＝K2O+1.52Na2O

烧成熟料放入磨机磨成水泥成品，粉磨中可加入混合材以制成不同品种水泥。柠檬酸 渣中有数种类型石膏，矿化作用后，同时形成的熟料硫酸钙又具有缓凝作用。由于利用了 柠檬酸渣的“双剂作用”，提高了生料的易烧性，降低了碳酸钙的分解温度和液相粘度， 增加液相量，煅烧温度可降至1400℃以下，并促进了硅酸盐矿物尤其是A矿的形成，提 高了水泥熟料的强度。矿化作用后留存的硫酸钙，具有缓凝作用，使熟料凝结时间正常， 磨制水泥时不须加入石膏，煅烧过程中排放的二氧化硫量较少，甚至可达零排放。

以下为三个具体实施例：

各实施例均在实验室内进行。向混合生料加水10％(质量％)成型为￠30×5mm小 圆饼，放入马弗炉内煅烧。原料取自工厂。使用的试验和检测方法及使用的仪器按国标要 求进行。各试样的煅烧温度分别在1350℃、1380℃、1400℃。

                    表1  三个混合生料试样化学成分和率值    编    号                                    化学成分/％              率值   Loss   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   SO3   ∑   KH   n   p     1   34.10   13.85   3.35   2.28   43.23   0.56   1.90   99.27   0.952   2.46   1.47     2   34.84   13.69   3.01   2.15   43.43   0.48   2.28   99.88   0.984   2.65   1.40     3   35.12   12.63   2.98   2.16   43.21   0.91   2.26   99.27   1.06   2.46   1.38 注：Loss—烧失量

                               表2    相应熟料化学成分和率值   编   号                                    化学成分/％                  率值     Vso3       /％   Loss   SiO2 Al2O3 Fe2O3   CaO   MgO   SO3   f-c   ∑   KH   n   p    SR   1   2.92   20.31   5.10   3.91   63.74   0.84   2.92   4.39   99.84   0.949   2.25   1.30   0.32     未检出   2   3.14   20.34   4.66   3.86   64.56   0.87   2.16   1.04   99.59   0.975   2.39   1.21   0.25     38.1   3   1.56   19.85   5.18   3.40   65.84   1.37   2.72   1.80   99.92   0.943   2.31   1.52   0.31     21.9

注：f-c-游离CaO    Vso3-SO3挥发量

                            表3     相应熟料物理性能