硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用
阅读说明：本技术 硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用 (Sulphoaluminate-magnesium aluminate spinel cementing material, preparation method, system and application ) 是由 任常在 华栋梁 李欢 王文龙 单光和 陈雷 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于资源循环利用和先进无机非金属材料技术领域,具体涉及硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用。主要由硫铝酸四钙、硅酸二钙和镁铝尖晶石组成,镁铝尖晶石的质量分数不低于20％。采用富氧煅烧对二次铝灰进行脱氮、脱盐、脱氟处理获得煅烧铝灰,将煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后煅烧,即得；所述富氧煅烧为外热式的加热方式。本发明提供的胶凝材料兼具有快硬、早强的水泥功能,同时在大体积浇筑中具有抗热震性,在高温下无裂纹产生。同时本发明能够实现电石渣、镁法脱硫副产物、二次铝灰向高值化硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料转化,大大降低特种胶凝材料的生产成本。(The invention belongs to the technical field of resource recycling and advanced inorganic nonmetallic materials, and particularly relates to a sulphoaluminate-magnesium aluminate spinel cementing material, and a preparation method, a system and application thereof. Mainly comprises tetracalcium sulphoaluminate, dicalcium silicate and magnesium aluminate spinel, and the mass fraction of the magnesium aluminate spinel is not less than 20%. Performing denitrification, desalination and defluorination treatment on the secondary aluminum ash by oxygen-enriched calcination to obtain calcined aluminum ash, and mixing and calcining the calcined aluminum ash, the desulfurized magnesium slag, the dolomite tailings and the carbide slag to obtain the product; the oxygen-enriched calcination adopts an external heating type heating mode. The cementing material provided by the invention has the functions of quick hardening and early strength cement, and simultaneously has thermal shock resistance in large-volume pouring, and no crack is generated at high temperature. Meanwhile, the invention can realize the conversion of carbide slag, magnesium desulphurization by-products and secondary aluminum ash to high-value sulphoaluminate-magnesium aluminate spinel special cementing materials, thereby greatly reducing the production cost of the special cementing materials.)
技术领域
本发明属于资源循环利用和先进无机非金属材料技术领域，具体涉及硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用。
背景技术
公开该
背景技术
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。破解量大、面广、害多的白云石尾矿、菱镁矿尾矿、镁渣、镁法脱硫副产物等镁资源在开采-冶炼-利用整个过程中产生的各类含镁废渣资源化利用的难题，是推动镁资源绿色发展和生态文明建设的重大任务。镁产业链产生的各类固废之所以难以完全蜕变为资源，存在固废本身和技术路径两方面的瓶颈：(1)固废本身种类多、成分杂、性状劣，处置利用的成本高，衍生产品的性能差，因此固废本身的属性和价值有待突破；(2)常规固废资源化路径多是拘泥于单一固废寻找价值挖掘途径，技术束缚性强，亟待突破具有根本创新性的固废资源化工艺技术。
含镁废渣低碳制备宽域成分特种胶凝材料或是其高值化、规模化、无害化利用的途径之一。特种胶凝材料作为重点工程领域的“关键”材料，其中以硫(铁)铝酸盐(SAC/FAC)、铝酸盐(CA)、磷酸镁系(MPCs)为代表的特种胶凝材料，因其早强、高强、耐高温、耐腐蚀等优良特性，被视为重大特殊工程的首选材料。然而，传统SAC/FAC、CA、MPCs材料对原材料铝矾土、菱镁矿的品位要求严格，同时磷酸镁胶凝材料制备过程中能源消耗大、CO2排放量高，上述问题限制了传统特种胶凝材料的大规模应用。
另外，发明人研究发现，现有的硫铝系胶凝材料水化产物主要是钙凡石，该矿物在100～120℃条件下即分解，因此在进行大体积浇筑过程中，硫铝酸盐熟料水化放热过程中，热量难以被释放出来，而在浇筑体内集中放热，使浇筑体温度升高，并易达到钙凡石分解温度，因此硫铝酸盐特种胶凝材料难以大体积浇筑。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用，本发明提供的胶凝材料兼具有快硬、早强的水泥功能，同时在大体积浇筑中具有抗热震性，在高温下无裂纹产生。同时本发明能够实现电石渣、镁法脱硫副产物、二次铝灰向高值化硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料转化，大大降低特种胶凝材料的生产成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，主要由硫铝酸四钙、硅酸二钙和镁铝尖晶石组成，镁铝尖晶石的质量分数不低于20％。
为了解决硫铝酸盐特种胶凝材料难以大体积浇筑的问题，本发明采用镁铝尖晶石与硫铝酸四钙、硅酸二钙复合，由于镁铝尖晶石具有较高的抗热震性、耐高温性能、热变形率低等优点，因此在固废基硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料体系兼具有快硬、早强的水泥功能。同时，经过实验表明，当胶凝材料中镁铝尖晶石的质量分数不高于10％时，形成的凝胶材料在大体积浇筑中不具有抗热震性，而当胶凝材料中镁铝尖晶石的质量分数不低于20％时，在大体积浇筑中具有抗热震性，在高温下无裂纹产生。
硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料可以通过硫铝酸盐水泥熟料与镁铝尖晶石进行掺混获得，但是需要将硫铝酸盐水泥熟料与镁铝尖晶石混合极为均匀，才能达到相应效果。若混合不均匀，则会导致性能下降。
另外，现有技术中镁铝尖晶石、硫铝酸盐胶凝材料生产的主要方法：镁铝尖晶石主要由传统固相法、凝胶固相法、沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法、燃烧合成法等，其中现有技术中采用最多的是两段式煅烧工艺，即利用较高纯度的氧化铝、氧化镁经两次煅烧工艺制备而成，两段式高温煅烧(1700℃)的制备工艺能源消耗较高、高品位自然资源使用量较大，同时煅烧菱镁矿会释放较多的CO2。硫铝酸盐胶凝材料的生产主要在高温煅烧回转窑中实现，现有的生产方式主要是将石灰石、铝矾土、天然石膏矿经过混合配比高温煅烧后制备成硫铝酸盐胶凝材料，为了减少煅烧工业中排放的大量CO2，通常将不含碳酸钙的其他钙类矿物资源作为石灰石矿物的替代品进行原料匹配，制备成硫铝酸盐胶凝材料，进而与低发热量粉煤灰、火山灰材料进行不同比例混合，形成低发热量硫铝酸盐胶凝材料。如果需要现有技术利用自然资源分别生产镁铝尖晶石和硫铝酸盐胶凝材料，制备的镁铝尖晶石或硫铝酸盐胶凝材料带来的经济效益难以维持较高的附加值，同时环境效益也不显著，运营成本较大。
另外，据发明人研究了解，目前也有采用铝灰与水氯镁石水合法制备镁铝尖晶石的技术，然而，该技术需要添加新的化学试剂，制备过程较为复杂，导致运营成本较高。
为了降低成本，另一方面，一种上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的制备方法，采用富氧煅烧对二次铝灰进行脱氮、脱盐、脱氟处理获得煅烧铝灰，将煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后煅烧，即得；所述富氧煅烧为外热式的加热方式。
二次铝灰是一种危险废弃物，含有大量氟化物、碳化铝、氮化铝等有毒有害物质。将二次铝灰制作特种建筑材料时，主要考虑重金属、氟盐、氮化铝、氯盐对生产过程中氨气的溢出、以及对最终产品耐久性的影响，铝灰中的氮化铝遇到水即容易生成氨气，而其中的氟化物、氯化物也会掺入原料中，造成最终产品中Cl超过国标，同时掺入氟化钠、氟化钙易造成熟料烧成温度降低，难于工业控制，也会造成镁铝尖晶石矿物相含量的减少。因而本发明采用富氧煅烧对二次铝灰进行脱氮、脱盐、脱氟处理，能够解决上述问题，尤其二次铝灰中的氮化铝通过富氧煅烧有利于氧化反应的发生和进行，从而能够与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后煅烧制备硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。
本发明一次煅烧即可将原料同时形成主要由硫铝酸四钙、硅酸二钙和镁铝尖晶石组成的凝胶材料，煅烧温度仅需1200～1300℃，降低能耗。
若采用内热式的加热方法，则难以实现对二次铝灰的富氧煅烧处理。
第三方面，一种制备上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的系统，包括：
外热式回转窑，用于对二次铝灰进行富氧煅烧实现二次铝灰的脱氮、脱氟、脱盐的处理；
水泥回转窑，用于对富氧煅烧后的煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣进行煅烧制备硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。
第四方面，一种上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料在大体积浇筑施工中的应用。
本发明的一个或多个技术方案具有如下有益效果：
1.本发明在硫铝酸盐特种胶凝材料体系中引入镁铝尖晶石矿物，镁铝尖晶石具有较高的抗热震性、耐高温性能、热变形率低等优点，因此在固废基硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料体系兼具有快硬、早强的水泥功能，同时在大体积浇筑中具有抗热震性，在高温下无裂纹产生。
2.本发明的制备方法可以利用大量白云石尾矿、脱硫镁渣、二次铝灰、电石渣制备耐高温型硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，不但可以解决传统硫铝酸盐胶凝材料难以大规模浇筑产生的高温胀裂的技术难题，还大量了使用含有Mg、Ca、Si、S等工业固废并降低了由于高温煅烧消耗能源而释放的二氧化碳，减少温室效应的产生。
3.本发明制备方法的形成的硫铝酸盐-镁铝尖晶石耐高温无机胶凝材料由钙、硫、铝、镁、硅等组成，而脱硫镁渣中在高温分解产生的SO2气体经原料中电石渣的Ca(OH)2的固相反应后生成CaSO4进而结合CaO、Al2O3结合生成3CaO·3Al2O3·CaSO4高温固硫相，高温分解产生的氧化镁在与煅烧铝灰进一步煅烧产生镁铝尖晶石，制备的镁铝尖晶石耐高温材料的抗热震性能、耐腐蚀性能优异，在有效提高固废产品附加值的同时，使制备出的硫铝酸盐-镁铝尖晶石耐高温胶凝材料性能不低。
4.本发明利用二次铝灰为主要原料经外燃富氧煅烧脱氮、脱氟、脱盐预处理，在与烘干后的脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣进行原料匹配、煅烧等工序直接获得硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，可实现白云石尾矿、电石渣、脱硫镁渣、二次铝灰向无害化、规模化、资源化路径发展。
5.本发明综合利用白云石尾矿、电石渣、脱硫镁渣、二次铝灰生产硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的方法工艺，制备该特种胶凝材料的原料主要来源于白云石开采后的尾矿、乙炔气厂产生的废渣电石渣、电厂脱硫镁渣、电解铝厂产生的二次铝灰，原料可为采掘、电力、冶金、化工行业产生的废弃物、原料来源广。该方法即可以大规模利用工业固废、危废，同时能制备出硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，该材料具有水化产物具有耐高温性、抗热震性好和高温强度高的特性，可被应用在核废料固封、自发热式热源的封存等高温行业中，在生产硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的同时，形成的高温固硫相3CaO·3Al2O3·CaSO4可吸收低温易分解的硫酸镁、亚硫酸镁矿物中的S元素，以达到高温固硫相的要求，可在烟气固硫等行业中应用。
6.本发明的制备方法与以往的白云石尾矿、电石渣、脱硫镁渣、铝灰的综合利用方式不同，所制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料属于耐高温无机胶凝材料，其矿物成分不同于常规的铝酸钙特种胶凝材料，它以3CaO·3Al2O3·CaSO4、MgAl2O4、2CaO·SiO2为主要矿物物相，同时还有少量，镁硅钙石Ca3MgSi2O8游离的MgO或Al2O3，是一种耐高温、耐腐蚀的特种无机材料，同时可固定硫酸镁和亚硫酸镁中的S。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例1制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石凝胶材料的XRD；
图3为本发明实施例2制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石凝胶材料的XRD；
图4为本发明实施例制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石凝胶材料在进行150℃处理前后的图片。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明所述的富氧煅烧是指氧气含量大于空气中氧气含量的煅烧处理方式，富氧是指氧气体积含量高于21％(可以将空气与氧气进行混合获得)，处理后烟气中的氧气含量不小于19％。
鉴于硫铝酸盐特种胶凝材料难以大体积浇筑，本发明提出了硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及制备方法、系统和应用。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，主要由硫铝酸四钙、硅酸二钙和镁铝尖晶石组成，镁铝尖晶石的质量分数不低于20％。
本发明提供的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料在大体积浇筑中具有抗热震性，在高温(150℃)下无裂纹产生。
镁铝尖晶石的质量分数是指镁铝尖晶石的质量与凝胶材料总质量之比。
该实施方式的一些实施例中，镁铝尖晶石的质量分数为20～40％。优选为20～30％。
该实施方式的一些实施例中，矿物相的质量比为C4A3$：MgAl2O4：C2S：氧化镁：氧化铝：镁硅钙石(Ca3MgSi2O8)＝55～65：20～30：0～5：0～5：0～5。
该实施方式的一些实施例中，比表面积为300～350m2/g。
该实施方式的一些实施例中，颗粒尺寸在380目以下的占有95％以上。
本发明的另一种实施方式，提供了一种上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的制备方法，采用富氧煅烧对二次铝灰进行脱氮、脱盐、脱氟处理获得煅烧铝灰，将煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后煅烧，即得；所述富氧煅烧为外热式的加热方式。
本发明采用富氧煅烧对二次铝灰进行脱氮、脱盐、脱氟处理，能够防止产生氨气，同时避免氟化物、氯化物的掺入，从而形成硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。
电石渣的主要成分是Ca(OH)2、其分解温度是500-600℃，分解成CaO。脱硫镁渣中主要以亚硫酸镁和硫酸镁为主，亚硫酸镁的分解温度在430-550℃，分解成MgO和二氧化硫，硫酸镁在900-1060℃分解，这样原材料在经过煅烧后，脱硫镁渣分解产生的SO2可以继续与Ca(OH)2和CaO发生反应，生成中间固硫产物CaSO4。
煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后煅烧时，随着煅烧温度的增加，中间产物CaO、Al2O3和CaSO4发生固相反应，生成3CaO·3Al2O3·CaSO4与此同时，Al2O3和MgO发明固相反应生成MgAl2O4粉末，CaO与SiO2生成Ca2SiO4矿物，整个熟料系统主要由3CaO·3Al2O3·CaSO4MgAl2O4和Ca2SiO4组成。
本发明的方法既可以保证煅烧得到的高性能硫铝酸盐胶凝材料，同时还可以获得镁铝尖晶石耐高温材料，以氧化铝过量进行配置，熟料中无MgO，存在CaO·Al2O3矿物相，不存在不稳定矿物相MgO，各组分的配合满足硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料的水化产物可在150℃以上，强度倒缩不明显的要求，又能使脱硫镁渣的硫、铝灰中的氮化铝、氟化钠、氯化钠等有害成分得到无害化释放和资源化利用，进而实现硫铝酸盐胶凝材料与镁铝尖晶石粉末的混合特种凝胶材料的一步反应。
利用脱硫镁渣代替镁砂，二次铝灰替代铝矾土，电石渣替代石灰石，脱硫石膏替代天然石膏，然而原料中并没有直接可以利用的CaO、MgO、Al2O3和CaSO4成份可直接配比煅烧生成3CaO·3Al2O3·CaSO4、MgAl2O4，需要特定二次产物形成后，才可以生成该种矿物。脱硫镁渣中的MgSO3、MgSO4可分别在430～550℃，900～1060℃分解成MgO和SO2。与此同时，电石渣中的Ca(OH)2即可在低温富氧条件下吸收SO2生成CaSO4，也可在高温分解形成CaO后继续吸收SO2生成CaSO4；二次铝灰在经过外燃富氧脱氮、脱氟、脱盐后主要生成Al2O3和单质铝；此时已具备生成3CaO·3Al2O3·CaSO4、MgAl2O4、Ca2SiO4矿物形成所需的CaO、MgO、SiO2、Al2O3和CaSO4。煅烧温度需要进行分解区间及煅烧区间的特定设置以及SO2在固定的设定，若设定的不准确，难以形成中间产物MgO、Al2O3、CaO、CaSO4相，所以，如何使用脱硫镁渣、二次铝灰、白云石尾矿、电石渣等含有氮化铝、氟化物、盐类等固废制备成主要矿物为3CaO·3Al2O3·CaSO4和MgAl2O4相的特种耐高温胶凝材料的同时，将脱硫镁渣产生大量的二氧化硫进行高温固定，同时解决硫铝酸盐胶凝材料难以在高温环境下进行大体积浇筑和应用，又是一个亟需解决的问题。
发明人经过探究发现，当煅烧铝灰、脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣的质量比为85～100:45～65:35～45:20～35，3CaO·3Al2O3·CaSO4和MgAl2O4的稳定形成温度的主要温度区间在1200～1350℃，而二次铝灰进行脱氮、脱氟、脱盐的主要温度区间在600～1100℃，当原料煅烧温度在1200～1350℃，保温25～35min，可以使用脱硫镁渣、铝灰、白云石尾矿、电石渣替代菱镁矿、铝矾土、石膏等自然资源直接制备可耐高温型硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料，在消耗大量工业固废及危废的同时还降低了能耗。煅烧铝灰、脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣的质量比优选为97:59:40:25，处于该比例下，有助于获得性能更优的硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种耐高温胶凝材料。
在原料煅烧的环节，由于使用二次铝灰、脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣做原料，原料不使用铝矾土、菱镁矿、石灰石矿、石膏生产用的氧化铝和氧化镁，也就不产生分解过多的二氧化碳和二氧化硫，此外，硫铝酸盐-镁铝尖晶石材料中3CaO·3Al2O3·CaSO4矿物相含量在40～60％，MgAl2O4矿物相含量在20～30％，Ca2SiO4矿物相含量在5～10％，在生产过程中，可大量利用电石渣中的氢氧化钙吸收，脱硫镁渣在高温下分解产生的二氧化硫气体，形成中间产物CaSO4，进一步与的CaO、MgO、Al2O3发生固相反应生成含有3CaO·3Al2O3·CaSO4矿物和MgAl2O4矿物相耐高温特种胶凝材料，实现了利用大量脱硫镁渣、二次铝灰、白云石尾矿、电石渣制备硫铝酸盐-镁铝尖晶石耐高温特种胶凝材料的目的，对消化堆存的脱硫镁渣、尾矿、二次铝灰起到较大的贡献。
该实施方式的一些实施例中，富氧煅烧的温度为1000～1100℃，优选为1050℃，烟气中的氧含量为20～25％。处于该温度和氧含量下，能够促使二次铝灰中将所有的氮化铝转变成氧化铝，并且，有助于脱氟、脱盐。
该实施方式的一些实施例中，煅烧铝灰中的氧化铝含量在85％以上。
该实施方式的一些实施例中，煅烧铝灰的含盐量低于2％。
该实施方式的一些实施例中，煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后含水率低于2％。
该实施方式的一些实施例中，脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣烘干后再与煅烧铝灰进行煅烧。
在一种或多种实施例中，富氧煅烧后的烟气用于烘干脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣。
为了保证煅烧后形成的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料中镁铝尖晶石的质量分数不低于20％，该实施方式的一些实施例中，将煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣混合后添加校正料。添加校正料的目的在于调节煅烧后形成的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料中镁铝尖晶石的质量分数。校正料为煅烧铝灰、脱硫镁渣和/或电石渣。
本发明的第三种实施方式，提供了一种制备上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的系统，包括：
外热式回转窑，用于对二次铝灰进行富氧煅烧实现二次铝灰的脱氮、脱氟、脱盐的处理；
水泥回转窑，用于对富氧煅烧后的煅烧铝灰与脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣进行煅烧制备硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。
该系统利用二次铝灰、脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣即可实现耐高温型硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料，既实现了固废、危废的处理，又制备得到一种耐高温型特种胶凝材料，同时降低了原料的生产成本。
该实施方式的一些实施例中，包括烘干机，烘干机用于烘干脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣，脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣烘干后输送至水泥回转窑。
在一种或多种实施例中，水泥回转窑的产生的烟气作为烘干机的热源。实现余热回收利用，可有效节省煅烧所需要的热量，节约能源。
在一种或多种实施例中，外热式回转窑产生的余热作为烘干机的热源。实现余热回收利用，可有效节省煅烧所需要的热量，节约能源。
在一种或多种实施例中，包括凝结器，外热式回转窑产生的烟气输送至凝结器冷凝除盐，然后将除盐后的烟气作为烘干机的热源。
在一种或多种实施例中，包括破碎机，用于将脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣进行破碎，再将破碎后的脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣输送至烘干机。
本发明的第四种实施方式，提供了一种上述硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料在大体积浇筑施工中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的制备方法，具体如下：
如图1所示，将二次铝灰先经过外热式回转窑处理，富氧条件(氧气体积分数为30％)，温度为1050℃，使其内部的氮化铝转变成氧化铝形成煅烧铝灰，氟化钠、钠钾盐类经高温挥发、凝结，实现二次铝灰的脱氮、脱氟、脱盐的功能，脱盐后的高温烟气(氧气体积分数为19％)输送至烘干机。将30质量份脱硫镁渣、20质量份白云石尾矿、35质量份电石渣进行破碎，然后送入烘干机烘干，形成混合料，然后与80质量份煅烧铝灰混合，其中烘干机的热源来自外热式回转窑煅烧铝灰产生的脱盐后的高温烟气；依据烘干机内原料的成份，添加校正料(煅烧铝灰、烘干的脱硫镁渣、烘干的电石渣)进行原料匹配，形成硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料生料，以经过烘干后的匹配生料固体物质计，煅烧铝灰、烘干后的脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣的重量比为80:30:20:35。匹配好的生料经原料粉磨直接输送入水泥回转窑煅烧，煅烧温度为1260℃，煅烧时间为30分钟。水泥回转窑煅烧产生的高温烟气与烘干机产生的脱盐后的烟气先对烘干机进行加热，然后经高温除尘、脱氮后送入余热回收设备，形成高温水用于相关空调设备的运行。经余热回收器的窑气温度降低到150℃，在经脱硫、除尘后达到国家烟气排放标准后排出。将在水泥回转窑中产生的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，经过间接冷却机冷却，得到硫铝酸盐-镁铝尖晶石耐高温特种胶凝材料，如图2所示，材料的主要物相为3CaO·3Al2O3·CaSO4、MgAl2O4、2CaO·SiO2和镁硅钙石Ca3MgSi2O8同时还有少量游离的MgO，含量分别为65％、20％、8％，镁铝尖晶石含量在20％属于少镁铝尖晶石硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。表1为含量20％镁铝尖晶石的胶凝材料在不同水化时间的经150℃升温处理与无加热处理的强度对比，可以看出一定熟料矿物中有一定的美铝尖晶石存在时，可以有效提高该种复合胶凝材料耐高温性。
表1硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料抗压强度对比
实施例2
一种硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料的制备方法，具体如下：
将二次铝灰先经过外热式回转窑处理，富氧条件(氧气体积分数为30％)，温度为1050℃，使其内部的氮化铝转变成氧化铝，氟化钠、钠钾盐类经高温挥发、凝结，实现二次铝灰的脱氮、脱氟、脱盐的功能；将42质量份脱硫镁渣、18质量份白云石尾矿、30质量份电石渣进行破碎并送入回转烘干机烘干，形成混合料，然后与95质量份煅烧铝灰混合，其中烘干机的热源来自煅烧窑煅烧铝灰产生的高温烟气；依据烘干机内原料的成份，添加校正料(煅烧铝灰、烘干的脱硫镁渣、烘干的电石渣)进行原料匹配，形成硫铝酸盐-镁铝尖晶石特种胶凝材料生料，以经过烘干后的匹配生料固体物质计，预处理的铝灰、烘干后的脱硫镁渣、白云石尾矿、电石渣的重量比为95:42:18:30。匹配好的生料经原料粉磨直接输送入水泥回转窑煅烧，煅烧温度为1260℃，煅烧时间为30分钟。水泥回转窑煅烧产生的高温烟气与烘干机产生的烟气对烘干机进行加热，然后经高温除尘、脱氮后送入余热回收设备，形成高温水用于相关空调设备的运行。经余热回收器的窑气温度降低到150℃，在经脱硫、除尘后达到国家烟气排放标准后排出。将在水泥回转窑中产生的硫铝酸盐-镁铝尖晶石耐高温特种胶凝材料，经过间接冷却机冷却，得到硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料，如图3所示，材料的主要物相为3CaO·3Al2O3·CaSO4、MgAl2O4、2CaO·SiO2，含量分别为55％、30％、8％，镁铝尖晶石含量在30％属于镁铝尖晶石含量偏高型特种胶凝材料。该特种胶凝材料做的标准试块(20mm×20mm×20mm)在经过水化养护后的抗压强度和经过150℃的高温处理后的强度如表2。
表2硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料抗压强度对比
对比例1
本对比例与实施例1相同，不同在于：制备了镁铝尖晶石含量为10％的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料。
将实施例1～2、对比例1制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料及硫铝酸盐水泥做出标准试块经过28天养护后，经过150℃处理，结果如图4所示。表明硫铝酸盐水泥和对比例1形成胶凝材料制备的标准试块在150℃条件下存在裂纹，而实施例1～2形成胶凝材料制备的标准试块经过150℃处理后，没有裂纹产生，表明本发明制备的硫铝酸盐-镁铝尖晶石胶凝材料具有抗热震性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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