阅读说明：本技术 一种高铁低钙熟料的生产方法 (Production method of high-iron low-calcium clinker ) 是由 杨义 蒋杉平 黄小青 邓玉莲 覃金英 杨茂鑫 刘骥 潘国文 巫裕旋 李少成 朱运 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种高铁低钙熟料的生产方法,属于建筑材料技术领域。本发明先以78-83％石灰石、12-16％砂岩、3-6％有色金属灰渣和0.3-0.8％由CaF<Sub>2</Sub>、CuO、P<Sub>2</Sub>O<Sub>5</Sub>和Zn组成的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。本发明的原料成本低,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。(The invention discloses a production method of high-iron low-calcium clinker, belonging to the technical field of building materials. The present invention consists of limestone 78-83 wt%, sandstone 12-16 wt%, non-ferrous metal slag 3-6 wt% and CaF 0.3-0.8 wt% 2 、CuO、P 2 O 5 and grinding the composite additive consisting of Zn and the raw material, preparing a material cake, crushing the material cake, calcining to obtain clinker, and cooling and crushing the clinker to obtain the finished product. The raw material cost of the invention is low, and the prepared high-iron low-calcium clinker has high strength and low hydration heat, and is suitable for engineering or parts with special requirements.)

一种高铁低钙熟料的生产方法

技术领域

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

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。

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

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。

本发明的技术方案如下：

一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：

(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；

所述复合添加剂由CaF₂、CuO、P₂O₅和Zn组成；

(2)料饼制备：将入窑料浆经真空吸滤机脱水后形成料饼；

(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；

(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；

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；

(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。

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。

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％。

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℃。

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。

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％。

作为技术方案的优选，所述生料粉细度0.08mm筛余量为25-28％。

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。

本发明的原理：

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。

本发明的有益效果：

(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。

(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。

(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。

(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。

(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

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。

一、原料选取

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％。

二、高铁低钙熟料的生产方法

实施例1

一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：

(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；

(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；

(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％；

(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；

(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。

实施例2

一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：

(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；

(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；

(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％；

(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；

(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。

实施例3

一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：

(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；

(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；

(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％；

(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；

(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。

实施例4

一种高铁低钙熟料的生产方法，包括以下步骤：

(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；

(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；

(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％；

(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；

(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。

三、高铁低钙熟料的质量控制参数

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。

表1高铁低钙熟料的主要化学成分、强度和水化热

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。