硫酸铝渣用作水泥配料的处理方法
阅读：357发布：2024-02-16
专利汇可以提供硫酸铝渣用作水泥配料的处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的 硫酸 铝 渣用作 水 泥配料的处理方法，采用将硫酸铝渣与乙炔气渣和 粉 煤 灰 按一定比例混合进行单独制坯，低温 焙烧 等步骤处理成熟坯 块 后，既可单独磨成粉，直接用于 水泥 或砼中，也可将熟坯块与 水泥熟料 一起粉磨成水泥。有效地克服了直接作水泥原料而增加能耗和降低生产效率等不足之处，又克服了直接掺在水泥熟料中而使熟料提前水化而降低后来水泥水化能 力 和因粉磨物料受潮而影响磨机台时产量等不足之处，是一种能耗低，工艺先进合理，能明显提高水泥耐磨等性能，降低水泥成本和有利于环保等优点的将硫酸铝渣用作水泥配料的很好的处理方法。，下面是硫酸铝渣用作水泥配料的处理方法专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种废渣处理方法，特别是对化工厂用硫酸处理含高 氧化铝，如铝矾土等矿物生产硫酸铝排出的硫酸铝渣用作水泥配料而 进行的无害化处理的一种方法，属于环保或水泥领域。
背景技术
硫酸铝渣是化工厂用硫酸处理含高氧化铝，如铝矾土等矿物生产 硫酸铝排出的废渣，它含有15％左右的Al2O3，10％左右的SO3，大 部分是SiO2和少部分其它氧化物，PH值小于6，含水量在40％左右， 开发利用困难，只能作废渣处理，长期堆积如山，大量占用土地，经 雨淋后的废液渗漏，大量污染农田，对环境造成严重污染，是化工厂 的主害之一。为了变废为宝，消除公害，很多人想了不少办法，其中 也有人设法将其掺到水泥中作水泥配料，其方法主要是将硫酸铝渣作 水泥生料中的一种原料使用或直接掺到水泥熟料中使用，对于将硫酸 铝渣作水泥生料中的一种原料使用时，则需将其在水泥窑中焙烧到约 1500℃高温时才能烧结成水泥熟料，使能量消耗加大且生产效率降 低，所以对降低成本的作用不大，很少有人用到实际生产中。对于将 硫酸铝渣直接掺到水泥熟料中使用的想法在实际生产中也难以实现， 因硫酸铝渣是化工厂用硫酸处理含高氧化铝，如铝矾土等矿物生产硫 酸铝排出的废渣，它含有15％左右的Al2O3、10％左右的SO3、大部 分是SiO2和少部分其它氧化物，PH值小于6，含水量在40％左右， 如直接掺在水泥熟料中，会使熟料提前水化，降低后来水泥水化能力， 也因粉磨物料受潮，影响磨机台时产量，所以也无实际使用价值。综 上所述，到目前为止，硫酸铝渣还是未能大量的用作水泥配料。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述的直接作水泥原料而增加能耗和 降低生产效率的不足之处，还要克服直接掺在水泥熟料中而使熟料提 前水化而降低后来水泥水化能力和因粉磨物料受潮而影响磨机台时 产量等不足之处，提供一种耗能量低、不影响水泥水化能力和磨机台 时产量、能明显提高水泥耐磨等性能和降低水泥成本的一种将硫酸铝 渣用作水泥配料的处理方法。
本发明的硫酸铝渣用作水泥配料的处理方法，其特征在于包括以 下步骤：
A)将重量份为：硫酸铝渣1-3份、乙炔气渣1-2份、粉煤灰1-2 分加适量水搅拌后制成坯块，自然养护晾干成生坯块；
B)将生坯块置于轮窑内以较低温度焙烧8-30小时后自然冷却出 窑而成熟坯块；
C)将熟坯块单独磨成粉，直接用于水泥或砼中，也可将熟坯块 与水泥熟料一起粉磨成水泥。
为了能将生坯块烧透又能使焙烧温度较低而使熟坯块的结构产 生新的功能基团，即增加极微小的高分散性的硅和钙的水化物，焙烧 时的轮窑温度以280-680℃为宜。
为了便于晾干和焙烧，所述坯块的体积以(4-8)×(8-16)× (20-30)cm为宜。
本方法使用的硫酸铝渣，是化工厂用硫酸处理含高氧化铝，如铝 矾土等矿物生产硫酸铝产品时排出的会对环境造成严重污染的废渣， 乙炔气渣和粉煤灰也都是工业废渣，按一定比例混合制坯，再经低温 焙烧，可使产品结构中产生新的功能基团，增加了极微小的高分散性 的硅和钙的水化物，在水泥中，能更好地和熟料产生水化物共同胶合， 所用的骨料也能和具有水硬性水化速度较慢的矿渣之类材料紧紧胶 合，并能给这些水化缓慢的材料提供好的水化条件。更富有耐久性能 好、特别是能够给矿渣之类的水化慢的材料提供好的水化条件。因此， 经加工处理出来的硫酸铝渣产品，在水泥中应用能有效提高水泥凝胶 性能和水泥石的稳定性能以及水泥的强度，特别能提高矿渣水泥石抗 磨性能，更能解决目前对建筑业水泥质量使用寿命短的一大难题，还 可代替道路水泥使用。本发明方法有效地克服了直接作水泥原料而增 加能耗和降低生产效率的不足之处，又克服了直接掺在水泥熟料中而 使熟料提前水化而降低后来水泥水化能力和因粉磨物料受潮而影响 磨机台时产量等不足之处，是一种耗能量低、工艺先进合理、能明显 提高水泥耐磨等性能、降低水泥成本和有利于环保等优点的一种将硫 酸铝渣用作水泥配料的很好的处理方法。
本发明的硫酸铝渣用作水泥配料的处理方法，其特征在于包括以 下步骤：
A)将重量份为：硫酸铝渣1-3份、乙炔气渣1-2份、粉煤灰1-2 分加适量水搅拌后制成坯块，自然养护晾干成生坯块；
B)将生坯块置于轮窑内以较低温度焙烧8-30小时后自然冷却出 窑而成熟坯块；
C)将熟坯块单独磨成粉，直接用于水泥或砼中，也可将熟坯块 与水泥熟料一起粉磨成水泥。
为了能将生坯块烧透又能使焙烧温度较低而使熟坯块的结构产 生新的功能基团，即增加极微小的高分散性的硅和钙的水化物，焙烧 时的轮窑温度以280-680℃为宜。
为了便于晾干和焙烧，所述坯块的体积以(4-8)×(8-16)× (20-30)cm为宜。
本方法使用的硫酸铝渣，是化工厂用硫酸处理含高氧化铝，如铝 矾土等矿物生产硫酸铝产品时排出的会对环境造成严重污染的废渣， 乙炔气渣和粉煤灰也都是工业废渣，按一定比例混合制坯，再经低温 焙烧，可使产品结构中产生新的功能基团，增加了极微小的高分散性 的硅和钙的水化物，在水泥中，能更好地和熟料产生水化物共同胶合， 所用的骨料也能和具有水硬性水化速度较慢的矿渣之类材料紧紧胶 合，并能给这些水化缓慢的材料提供好的水化条件。更富有耐久性能 好、特别是能够给矿渣之类的水化慢的材料提供好的水化条件。因此， 经加工处理出来的硫酸铝渣产品，在水泥中应用能有效提高水泥凝胶 性能和水泥石的稳定性能以及水泥的强度，特别能提高矿渣水泥石抗 磨性能，更能解决目前对建筑业水泥质量使用寿命短的一大难题，还 可代替道路水泥使用。本发明方法有效地克服了直接作水泥原料而增 加能耗和降低生产效率的不足之处，又克服了直接掺在水泥熟料中而 使熟料提前水化而降低后来水泥水化能力和因粉磨物料受潮而影响 磨机台时产量等不足之处，是一种耗能量低、工艺先进合理、能明显 提高水泥耐磨等性能、降低水泥成本和有利于环保等优点的一种将硫 酸铝渣用作水泥配料的很好的处理方法。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明作进一步描述如下：
实施例1
将重量份为：硫酸铝渣2份、乙炔气渣1.5份、粉煤灰1.5份加 适量水混合后制成6×12×24cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将 生坯块置于窑中焙烧，焙烧温度达620℃时，冷却出窑，将其磨成的 粉为硫酸铝渣产品。将硫酸铝渣产品按一定比例掺入并用来代替商品 矿渣水泥作为胶凝材料与商品矿渣水泥作为胶凝材料，分别按照ISO 有关水泥物理性能测试标准进行强度和耐磨等物理性能测试，(即用 胶砂比为1∶3，水胶比为0.5，可用胶凝材料450克，标准砂1350 克，试块规格为4×4×16cm，每组成型3块，按标准脱模、养护、 测试一定令期强度，抗磨性能测试是在相同条件下进行的，就是同样 养护的试块，尽可能同样的重量，同样的面积，同样的速度，在同样 的砂磨机上进行同样的时间，将磨前重量减去磨后重量就是损失量， 损失量越小，抗磨性能就越好)。其测试结果如表1所示
表1处理硫酸铝渣代替商品矿渣水泥的性能表 序 号 试样重量(g) 耐磨后损失 重量(g) 抗折强度 (mpa) 抗压强度 (mpa) 矿渣水泥 硫酸铝渣 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 450 - 3.0 1.7 4.3 7.3 20.6 35.9 2 360 90 1.0 0.3 5.3 7.7 27.8 44.7 3 315 135 0.5 0.2 5.3 8.3 32.8 44.1 4 270 180 0.3 0.1 ..4.4 7.4 23.2 38.6
由表1可见，在现有商品的矿渣水泥中掺入一定比例的硫酸铝渣 粉后的抗磨性能和抗折强度、抗压强度都高于未掺硫酸铝渣的矿渣水 泥，其中以序号为3的混合比例的综合性能更好。
实施例2
将重量份为：硫酸铝渣3份、乙炔气渣1份、粉煤灰1份加适量 水混合后制成8×16×30cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将生坯 块置于窑中焙烧，焙烧温度达320℃时，冷却出窑，以所得处理的硫 酸铝渣为1份和水泥熟料加石膏为1份，按重量配比混合磨成粉，简 称混合粉，而后和商品矿渣粉混合成胶凝材料，按照ISO有关水泥物 理性能测试标准，与商品普通水泥、道路水泥进行性能比较，结果例 为表2中。
表2混合粉和矿渣粉胶凝材料与普通水泥道路水泥性能比较表 序 号 试样重量(g) 磨损后损失 重量(g) 抗折强度 (mpa) 抗压强度 (mpa) 混合 粉 矿渣 粉 普通 水泥 道路 水泥 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 180 270 - - 1.3 0.5 4.0 8.3 28.4 46.3 2 235 215 - - 0.8 0.1 3.8 7.8 26.6 44.6 3 - - 450 - 1.5 1.0 3.6 7.6 26.3 40.0 4 - - - 450 1.0 0.6 3.7 7.8 22.4 42.5
由表2可见，在现有的商品矿渣粉中掺入一定比例的硫酸铝渣混 合粉后的抗磨性能和抗折强度、抗压强度都高于未入掺硫酸铝渣混合 粉的普通水泥和道路水泥。由此可见，能很好的代替道路水泥使用。
实施例3
将重量份为：硫酸铝渣1.5份、乙炔气渣1.5份、粉煤灰2份加 适量水混合后制成10×16×30cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将 生坯块置于窑中焙烧，焙烧温度为450℃时，冷却出窑，将其磨成的 粉为硫酸铝渣产品。将硫酸铝渣产品按一定比例掺入并用来代替纯熟 料水泥作为胶凝材料与纯熟料水泥作为胶凝材料，分别按照ISO有关 水泥物理性能测试标准进行强度和耐磨等物理性能测试比较，其结果 例为表3中。
表3含处理硫酸铝渣水泥与纯熟料水泥性能比较表 序 试样重量(g) 耐磨后损失 重量(g) 抗折强度(mpa) 抗压强度(mpa) 号 纯熟料 水泥 硫酸 铝渣 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 450 - 0.8 0.4 5.4 7.6 34.3 55.3 2 382.5 67.5 0.5 0.2 5.4 8.2 44.1 59.4 3 337.5 112.5 0.4 0.1 5.1 8.3 40.2 57.6
由表3可知，在纯熟料水泥中掺入适量的硫酸铝渣粉，其物理性 能比纯熟料水泥更好，而纯熟料水泥的质量在水泥中是最好的，但成 本是最高的，在掺入部分硫酸铝渣粉后的质量还能有进一步的提高， 成本却能因硫酸铝渣粉的低成本而明显下降。
在上述的实施例中，按重量份在：硫酸铝渣1-3份、乙炔气渣1-2 份、粉煤灰1-2份的比例范围内均能生产出质量较好的硫酸铝渣粉， 轮窑温度烧到280-680℃之间均可，如低于280℃则会使生坯块烧不 透而影响质量，如温度高于680℃，并不会提高熟坯块的质量，反而 会影响新的功能基团的产生而影响质量，还会多消耗很多燃料而增加 成本。对坯块体积的要求不是很严格，但体积过小则会增加劳动力成 本，体积过大则会不易烧透，一般可选体积以(4-8)×(8-16)× (20-30)cm为宜。
用本方法将化工厂排出的硫酸铝渣处理成硫酸铝渣粉，按适当比 例掺入到各种水泥产品或混凝土中，可有效提高水泥质量，并可降低 水泥成本，经有关工程实际试用，其水泥质量具有收浆快、强度高、 水化热低、防止水渗漏和抗耐磨等性能都比不掺入硫酸铝渣粉的质量 好等优点。所以，用本方法处理的硫酸铝渣产品能耗低、质量好，生 产的硫酸铝渣产品约100元/吨，而纯熟料水泥为200-300元/吨，掺 入后可使水泥标号提高1级，如多掺混合材，可提高水泥产量，使各 种标号的水泥成本更低，其耐磨性等性能却高于同标号水泥，所以， 用本方法生产的硫酸铝渣产品在水泥生产中的应用前景将是非常好 的，更是符合国家工业废渣资源化循环发展和有利于环保政策的变废 为宝的好方法。
实施例1
将重量份为：硫酸铝渣2份、乙炔气渣1.5份、粉煤灰1.5份加 适量水混合后制成6×12×24cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将 生坯块置于窑中焙烧，焙烧温度达620℃时，冷却出窑，将其磨成的 粉为硫酸铝渣产品。将硫酸铝渣产品按一定比例掺入并用来代替商品 矿渣水泥作为胶凝材料与商品矿渣水泥作为胶凝材料，分别按照ISO 有关水泥物理性能测试标准进行强度和耐磨等物理性能测试，(即用 胶砂比为1∶3，水胶比为0.5，可用胶凝材料450克，标准砂1350 克，试块规格为4×4×16cm，每组成型3块，按标准脱模、养护、 测试一定令期强度，抗磨性能测试是在相同条件下进行的，就是同样 养护的试块，尽可能同样的重量，同样的面积，同样的速度，在同样 的砂磨机上进行同样的时间，将磨前重量减去磨后重量就是损失量， 损失量越小，抗磨性能就越好)。其测试结果如表1所示
表1处理硫酸铝渣代替商品矿渣水泥的性能表 序 号 试样重量(g) 耐磨后损失 重量(g) 抗折强度 (mpa) 抗压强度 (mpa) 矿渣水泥 硫酸铝渣 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 450 - 3.0 1.7 4.3 7.3 20.6 35.9 2 360 90 1.0 0.3 5.3 7.7 27.8 44.7 3 315 135 0.5 0.2 5.3 8.3 32.8 44.1 4 270 180 0.3 0.1 ..4.4 7.4 23.2 38.6
由表1可见，在现有商品的矿渣水泥中掺入一定比例的硫酸铝渣 粉后的抗磨性能和抗折强度、抗压强度都高于未掺硫酸铝渣的矿渣水 泥，其中以序号为3的混合比例的综合性能更好。
实施例2
将重量份为：硫酸铝渣3份、乙炔气渣1份、粉煤灰1份加适量 水混合后制成8×16×30cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将生坯 块置于窑中焙烧，焙烧温度达320℃时，冷却出窑，以所得处理的硫 酸铝渣为1份和水泥熟料加石膏为1份，按重量配比混合磨成粉，简 称混合粉，而后和商品矿渣粉混合成胶凝材料，按照ISO有关水泥物 理性能测试标准，与商品普通水泥、道路水泥进行性能比较，结果例 为表2中。
表2混合粉和矿渣粉胶凝材料与普通水泥道路水泥性能比较表 序 号 试样重量(g) 磨损后损失 重量(g) 抗折强度 (mpa) 抗压强度 (mpa) 混合 粉 矿渣 粉 普通 水泥 道路 水泥 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 180 270 - - 1.3 0.5 4.0 8.3 28.4 46.3 2 235 215 - - 0.8 0.1 3.8 7.8 26.6 44.6 3 - - 450 - 1.5 1.0 3.6 7.6 26.3 40.0 4 - - - 450 1.0 0.6 3.7 7.8 22.4 42.5
由表2可见，在现有的商品矿渣粉中掺入一定比例的硫酸铝渣混 合粉后的抗磨性能和抗折强度、抗压强度都高于未入掺硫酸铝渣混合 粉的普通水泥和道路水泥。由此可见，能很好的代替道路水泥使用。
实施例3
将重量份为：硫酸铝渣1.5份、乙炔气渣1.5份、粉煤灰2份加 适量水混合后制成10×16×30cm坯块，自然养护晾干成生坯块；将 生坯块置于窑中焙烧，焙烧温度为450℃时，冷却出窑，将其磨成的 粉为硫酸铝渣产品。将硫酸铝渣产品按一定比例掺入并用来代替纯熟 料水泥作为胶凝材料与纯熟料水泥作为胶凝材料，分别按照ISO有关 水泥物理性能测试标准进行强度和耐磨等物理性能测试比较，其结果 例为表3中。
表3含处理硫酸铝渣水泥与纯熟料水泥性能比较表 序 试样重量(g) 耐磨后损失 重量(g) 抗折强度(mpa) 抗压强度(mpa) 号 纯熟料 水泥 硫酸 铝渣 3天 28天 3天 28天 3天 28天 1 450 - 0.8 0.4 5.4 7.6 34.3 55.3 2 382.5 67.5 0.5 0.2 5.4 8.2 44.1 59.4 3 337.5 112.5 0.4 0.1 5.1 8.3 40.2 57.6
由表3可知，在纯熟料水泥中掺入适量的硫酸铝渣粉，其物理性 能比纯熟料水泥更好，而纯熟料水泥的质量在水泥中是最好的，但成 本是最高的，在掺入部分硫酸铝渣粉后的质量还能有进一步的提高， 成本却能因硫酸铝渣粉的低成本而明显下降。
在上述的实施例中，按重量份在：硫酸铝渣1-3份、乙炔气渣1-2 份、粉煤灰1-2份的比例范围内均能生产出质量较好的硫酸铝渣粉， 轮窑温度烧到280-680℃之间均可，如低于280℃则会使生坯块烧不 透而影响质量，如温度高于680℃，并不会提高熟坯块的质量，反而 会影响新的功能基团的产生而影响质量，还会多消耗很多燃料而增加 成本。对坯块体积的要求不是很严格，但体积过小则会增加劳动力成 本，体积过大则会不易烧透，一般可选体积以(4-8)×(8-16)× (20-30)cm为宜。
用本方法将化工厂排出的硫酸铝渣处理成硫酸铝渣粉，按适当比 例掺入到各种水泥产品或混凝土中，可有效提高水泥质量，并可降低 水泥成本，经有关工程实际试用，其水泥质量具有收浆快、强度高、 水化热低、防止水渗漏和抗耐磨等性能都比不掺入硫酸铝渣粉的质量 好等优点。所以，用本方法处理的硫酸铝渣产品能耗低、质量好，生 产的硫酸铝渣产品约100元/吨，而纯熟料水泥为200-300元/吨，掺 入后可使水泥标号提高1级，如多掺混合材，可提高水泥产量，使各 种标号的水泥成本更低，其耐磨性等性能却高于同标号水泥，所以， 用本方法生产的硫酸铝渣产品在水泥生产中的应用前景将是非常好 的，更是符合国家工业废渣资源化循环发展和有利于环保政策的变废 为宝的好方法。
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