技术领域
[0001] 本
发明属于
建筑材料技术领域，具体涉及一种高铁低钙熟料的生产方法。
背景技术
[0002] 海洋工程受到海浪、潮汐等外
力作用以及干湿循环、盐、高温/冻融等复杂环境的多场耦合作用，其
水泥基材料易出现过早劣化问题。近年来，国内外学者对C4AF的研究日益深入，发现它有很好的抗侵蚀和耐冲磨性能，通过对
温度、
碱度及烧成制度的调控，可有效提高
水泥熟料铁相的水化速度和水化程度，增加其水化产物的
稳定性，提升
早期强度。铁相水化生成高抗蚀的水化铁酸钙与密实度较高的铁胶，可填充水泥基材料的空隙，提高基体密实度；铁相水化产物(A，F)H3
比表面积高，
吸附侵蚀离子，进而对侵蚀
离子化学
固化。高铁低钙水泥体系通过提高水泥中的铁相含量，显著提高水泥基材料的强度和抗离子侵蚀能力，为进一步在海洋工程中的应用奠定研究
基础。
[0003] 有色金属灰渣是金属
冶炼过程中产生的一种工业废渣，目前国内一般采用火法贫化法、炉渣选矿法及湿法来提炼有色金属灰渣中的有价金属，投资和运行成本相对较高，所获得的生产制品附加值较低，并且过程中产生一定的污染；而未被利用的有色金属灰渣占用土地，也会造成金属资源的流失和环境的污染，因此有必要探索一种低成本的有色金属灰渣利用途径。有色金属灰渣中具有一定含量的SiO2、FeO和少量的CaO、Al2O3、MgO等含
氧化合物，因此具有良好的
火山灰活性，并且易磨性和力学性能均表现良好，具备用于水泥基材料生产的基本条件。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高铁低钙熟料的生产方法，本发明先以石灰石、
砂岩、有色金属灰渣和复合添加剂为原料进行粉磨，然后制备料饼，接着将料饼
破碎，再进行
煅烧得到熟料，最后将熟料冷却与破碎，即得。本发明制得的高铁低钙熟料强度高、水化热低，适合用于特殊要求的工程或者部位使用。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：
[0007] (1)原料粉磨：取石灰石为78-83％、砂岩为12-16％、有色金属灰渣为3-6％、复合添加剂为0.3-0.8％，加入水，进行共同粉磨，制成原料料浆，经搅拌大池搅拌，得到入窑料浆；
[0008] 所述复合添加剂由CaF2、CuO、P2O5和Zn组成；
[0009] (2)料饼制备：将入窑料浆经
真空吸滤机脱水后形成料饼；
[0010] (3)料饼破碎：将料饼经输送设备送至烘干
破碎机处，利用窑尾引来的热废气将其破碎成
生料粉；
[0011] (4)熟料煅烧：将生料粉送入烧成系统的
旋风预热器、
分解炉中，使
碳酸盐分解率≥88％，然后喂入
回转窑，用窖头
煤粉
燃烧器将其煅烧成高铁低钙熟料；
[0012] 所述高铁低钙熟料的C4AF≥18％，C3S≤50％，f-CaO≤0.8％，立升重≥1200g/L，强度参数：28天抗压强度≥50Mpa，365天抗压强度≥70MPa，水化热参数：3天195-220kJ/kg，7天235-275kJ/kg；
[0013] (5)熟料冷却与破碎：出窖熟料进入
篦式冷却机，使熟料温度冷却至≤150℃，破碎，即得。
[0014] 作为技术方案的优选，所述复合添加剂中CaF2、CuO、P2O5和Zn的重量百分比为3-5:2:1:1。
[0015] 作为技术方案的优选，所述石灰石中CaO的重量百分比≥50.0％，MgO的重量百分比≤1.2％，粒度≤25mm，R2O的重量百分比≤0.06％，没有夹缝土；所述砂岩中SiO2的重量百分比≥80％，R2O的重量百分比≤1.3％，粒度≤60mm；所述有色金属灰渣中Fe2O3的重量百分比≥50％，含水率≤10％。
[0016] 作为技术方案的优选，所述窑尾引来的热废气的温度为570-580℃。
[0017] 作为技术方案的优选，所述熟料煅烧时分解炉温度为855-865℃，窑头用煤量为5.4-6.2t/h，窖转速为3.4-3.6r/min。
[0018] 作为技术方案的优选，所述入窑料浆的含水率为33-36％，所述料饼的含水率为18-20％，所述生料粉的含水率为1-3％。
[0019] 作为技术方案的优选，所述生料粉细度0.08mm筛余量为25-28％。
[0020] 本发明的石灰石、砂岩、有色金属灰渣、CaF2、CuO、P2O5和Zn均为市场购买得到，无需特别制备。
[0021] 本发明的原理：
[0022] 本
申请高铁低钙熟料的C4AF≥18％，C3S≤50％，f-CaO≤0.8％，C4AF具有很好的抗侵蚀和耐冲磨性能，通过对温度、碱度及烧成制度的调控，可有效提高高铁低钙熟料铁相的水化速度和水化程度，增加其水化产物的稳定性，提升其早期强度；钙含量低，饱和系数低，形成的C3S含量低，C2S含量相对较高，因此高铁低钙熟料后期强度相对提高；高铁低钙熟料中铁含量高，钙含量低，
铝含量低，形成贡献水化热值的C3A和C3S含量低，因此水化热低。
[0023] 本发明的有益效果：
[0024] (1)以78-83％石灰石、12-16％砂岩、3-6％有色金属灰渣为原料，原料饱和比低，铁含量高，在用烘干破碎机破碎时，对破碎锤头磨损较大，本发明在原料中加入由CaF2、CuO、P2O5和Zn组成的复合添加剂，延缓原料对破碎锤头的磨损，烘干破碎锤头使用寿命与用于普通熟料制备时的相当。
[0025] (2)以78-83％石灰石、12-16％砂岩、3-6％有色金属灰渣为原料，铁含量高，液相量高，物料的易烧性较好，窑内温度会相对偏高，易导致得到的高铁低钙熟料较普通熟料结大
块且较硬，本发明在原料中加入由CaF2、CuO、P2O5和Zn组成的复合添加剂，可使窑内不易结大块，物料松脆，生产易于控制。
[0026] (3)本发明制得的高铁低钙熟料的C4AF≥18％，C3S≤50％，f-CaO≤0.8％，立升重≥1200g/L，强度参数：28天抗压强度≥50Mpa，365天抗压强度≥70MPa，水化热参数：3天195-220kJ/kg，7天235-275kJ/kg；本发明的高铁低钙熟料最终的抗压强度与普通熟料相当，强度较高；水化热比普通熟料低20％以上，水化热低，适合用于特殊要求的工程或者部位使用。
[0027] (4)本发明在熟料煅烧时，分解炉温度在煅烧普通熟料的温度基础上降低了10-20℃，因此窑头用煤量减少0.2-0.3t/h，按每小时100吨熟料产量计算，用煤成本下降1.4-2.1元/t熟料，大大降低了生产成本。
[0028] (5)本发明使用的铁质校正料有色金属灰渣，属于一种工业废渣，用其生产的高铁低钙熟料
质量稳定，在降低生产成本的同时也为社会环保工作贡献力量，适合推广应用。
具体实施方式
[0029] 下面将结合具体
实施例对本发明进一步详细说明，但不限于本发明的保护范围。
[0030] 一、原料选取
[0031] 所用石灰石中CaO的重量百分比≥50.0％，MgO的重量百分比≤1.2％，粒度≤25mm，R2O的重量百分比≤0.06％，没有夹缝土；所用砂岩中SiO2的重量百分比≥80％，R2O的重量百分比≤1.3％，粒度≤60mm；所用有色金属灰渣中Fe2O3的重量百分比≥50％，含水率≤10％。
[0032] 二、高铁低钙熟料的生产方法
[0033] 实施例1
[0034] 一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：
[0035] (1)原料粉磨：取78％石灰石、16％砂岩、5.5％有色金属灰渣、0.5％由CaF2、CuO、P2O5和Zn按照重量百分比为4:2:1:1组成的复合添加剂，加入水，进行共同粉磨，制成原料料浆，经搅拌大池搅拌，得到含水率为35％的入窑料浆；
[0036] (2)料饼制备：将入窑料浆经真空吸滤机脱水后形成含水率为19％的料饼；
[0037] (3)料饼破碎：将料饼经输送设备送至烘干破碎机处，利用窑尾引来的570-580℃热废气将其破碎成含水率为2％的生料粉，生料粉细度0.08mm筛余量为26％；
[0038] (4)熟料煅烧：将生料粉送入烧成系统的
旋风预热器、分解炉中，分解炉温度为855℃，使碳酸盐分解率≥88％，然后喂入回转窑，用窖头
煤粉燃烧器将其煅烧成高铁低钙熟料，窑头用煤量为5.4t/h，窖转速为3.5r/min；
[0039] (5)熟料冷却与破碎：出窖熟料进入篦式冷却机，使熟料温度冷却至≤150℃，破碎，即得。
[0040] 实施例2
[0041] 一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：
[0042] (1)原料粉磨：取83％石灰石、12％砂岩、4.2％有色金属灰渣、0.8％由CaF2、CuO、P2O5和Zn按照重量百分比为4:2:1:1组成的复合添加剂，加入水，进行共同粉磨，制成原料料浆，经搅拌大池搅拌，得到含水率为34％的入窑料浆；
[0043] (2)料饼制备：将入窑料浆经真空吸滤机脱水后形成含水率为19％的料饼；
[0044] (3)料饼破碎：将料饼经输送设备送至烘干破碎机处，利用窑尾引来的570-580℃热废气将其破碎成含水率为2％的生料粉，生料粉细度0.08mm筛余量为27％；
[0045] (4)熟料煅烧：将生料粉送入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，分解炉温度为857℃，使碳酸盐分解率≥88％，然后喂入回转窑，用窖头煤粉燃烧器将其煅烧成高铁低钙熟料，窑头用煤量为5.6t/h，窖转速为3.5r/min；
[0046] (5)熟料冷却与破碎：出窖熟料进入篦式冷却机，使熟料温度冷却至≤150℃，破碎，即得。
[0047] 实施例3
[0048] 一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：
[0049] (1)原料粉磨：取79.7％石灰石、14％砂岩、6％有色金属灰渣、0.3％由CaF2、CuO、P2O5和Zn按照重量百分比为3:2:1:1组成的复合添加剂，加入水，进行共同粉磨，制成原料料浆，经搅拌大池搅拌，得到含水率为33％的入窑料浆；
[0050] (2)料饼制备：将入窑料浆经真空吸滤机脱水后形成含水率为18％的料饼；
[0051] (3)料饼破碎：将料饼经输送设备送至烘干破碎机处，利用窑尾引来的570-580℃热废气将其破碎成含水率为1％的生料粉，生料粉细度0.08mm筛余量为28％；
[0052] (4)熟料煅烧：将生料粉送入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，分解炉温度为860℃，使碳酸盐分解率≥88％，然后喂入回转窑，用窖头煤粉燃烧器将其煅烧成高铁低钙熟料，窑头用煤量为5.8t/h，窖转速为3.4r/min；
[0053] (5)熟料冷却与破碎：出窖熟料进入篦式冷却机，使熟料温度冷却至≤150℃，破碎，即得。
[0054] 实施例4
[0055] 一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：
[0056] (1)原料粉磨：取80.5％石灰石、15.9％砂岩、3％有色金属灰渣、0.6％由CaF2、CuO、P2O5和Zn按照重量百分比为5:2:1:1组成的复合添加剂，加入水，进行共同粉磨，制成原料料浆，经搅拌大池搅拌，得到含水率为36％的入窑料浆；
[0057] (2)料饼制备：将入窑料浆经真空吸滤机脱水后形成含水率为20％的料饼；
[0058] (3)料饼破碎：将料饼经输送设备送至烘干破碎机处，利用窑尾引来的570-580℃热废气将其破碎成含水率为3％的生料粉，生料粉细度0.08mm筛余量为25％；
[0059] (4)熟料煅烧：将生料粉送入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，分解炉温度为865℃，使碳酸盐分解率≥88％，然后喂入回转窑，用窖头煤粉燃烧器将其煅烧成高铁低钙熟料，窑头用煤量为6.2t/h，窖转速为3.6r/min；
[0060] (5)熟料冷却与破碎：出窖熟料进入篦式冷却机，使熟料温度冷却至≤150℃，破碎，即得。
[0061] 三、高铁低钙熟料的质量控制参数
[0062] 实施例1-4的高铁低钙熟料的质量控制参数如下表1所示。
[0063] 表1高铁低钙熟料的主要化学成分、强度和水化热
[0064]
[0065] 从表1可以看出，本发明的高铁低钙熟料的C4AF≥18％，C3S≤50％，f-CaO≤0.8％，立升重≥1200g/L，强度参数：3天抗压强度≥18MPa，28天抗压强度≥50Mpa，90天抗压强度≥60MPa，180天抗压强度≥65MPa，365天抗压强度≥70MPa，水化热参数：3天195-220kJ/kg，7天235-275kJ/kg；本发明的高铁低钙熟料最终的抗压强度与普通熟料相当，强度较高；水化热比普通熟料低20％以上，水化热低，适合用于特殊要求的工程或者部位使用。
