[發明專利]利用廢渣氟石膏和赤泥制備硫鋁酸鹽特種水泥熟料的方法

有效

• 申請號: 201210243405.9
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102765893A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 趙宏偉;劉開琪;李金洪;黃朝暉;杜連海
• 申請（專利權）人: 中國鋼研科技集團有限公司;新冶高科技集團有限公司
• 主分類號: C04B7/43
• 分類號: C04B7/43;C04B7/32
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明屬于水泥制備技術領域，涉及以氟石膏和赤泥為主要原料制備快硬硫鋁酸鹽特種水泥熟料的方法。

背景技術

氟石膏是以螢石和濃硫酸反應制取氫氟酸后的副產品，每生產1噸氫氟酸約產4噸氟石膏，我國年排放量達數百萬噸，是工業副產石膏中除脫硫石膏、磷石膏以外含有石膏資源的第三大工業廢渣。氟石膏主要成分是無水硫酸鈣(Ⅱ型硫酸鈣，也稱硬石膏），純度較高，含量80～95%之間，而且SO₃含量高于天然二水石膏。然而，剛出反應爐新排放的氟石膏中常殘留一定數量的硫酸或氟化氫以及少量的氟化鈣，PH值在2左右，屬于腐蝕性強的有害固體廢棄物。由于氟石膏屬于無水石膏，水化反應緩慢、不具備早期強度，其利用受到嚴重制約。相比其它種類工業副產石膏，氟石膏資源化開發技術難度較大，綜合利用數量非常有限。目前對氟石膏的處理，大多是經過簡單地石灰中和法處理后直接排放，但仍會造成極大的環境污染。要么再經過物理、化學和改性，將其轉變為建筑用的二水石膏，作為水泥的復合混合材或激發劑，但處理成本較高。因此，如何根據氟石膏成分特點直接低成本的資源化應用是目前亟待解決的重點和難點。我國《建材工業“十二五”發展規劃》、《大宗固體廢物綜合利用方案》以及《工業和信息化部關于工業副產石膏綜合利用的指導意見》等文件明確要求，要進一步加大開發和推廣工業副產石膏替代天然石膏資源的技術途徑。在各種建筑材料產品中，只有硫鋁酸鹽特種水泥對石膏資源需求量最大，而且由于是在高溫下反應合成熟料，突破了石膏的常溫下不同結晶水含量類型對其利用的限制，可更高效的利用石膏中的主要化學成分硫酸鈣。另外，氟石膏中微量的氟化鈣成分可以作為硫鋁酸鹽水泥熟料高溫合成時性能良好的礦化劑。

中國發明專利申請No.201010205647“一種氟石膏、磷石膏、銅尾礦制備硫鋁酸鹽水泥熟料的方法”，以及陳金梅在文獻《氟石膏生產早強快硬水泥的試驗研究》（碩士學位論文）都報道了部分或者全部利用氟石膏作為硫鋁酸鹽水泥熟料硫質原料的方法，但上述文獻都未說明是否為剛出反應爐的新排放氟石膏，而且都未引入其他硫鋁酸鹽水泥熟料需要鋁質、鈣質等工業廢棄物，總體上工業廢棄物利用量較低。

赤泥是生產氧化鋁過程中產生的極細顆粒強堿性固體廢渣，每生產1噸氧化鋁，大約產生赤泥0.8~1.5噸。我國是氧化鋁生產大國，每年產生的赤泥超過3000萬噸，累積堆存量達到2億噸。隨著我國氧化鋁產量的逐年增長和鋁土礦品位的逐漸降低，赤泥的產生量還將不斷增加，預計到2015年，赤泥累計堆存量將達到3.5億噸。赤泥大量堆存，既占用土地，浪費資源，又易造成環境污染和安全隱患。赤泥綜合利用仍屬世界性難題,國際上對赤泥主要采用堆存覆土的處置方式。目前我國赤泥綜合利用率僅為4％，主要用于制備建筑用磚、混凝土摻合料、路基固結料等。我國《鋁工業十二五發展規劃》中明確提出，要加快共性關鍵技術研發，實現赤泥科學、高效利用，重點發展赤泥生產建材產品等。建材產品在化學成分上與赤泥相近而且消耗量大，但赤泥的高堿性是其大量用于常規硅酸鹽水泥產品的最大障礙，必須經過脫堿等處理才能使用，導致成本增高，推廣較難。與硅酸鹽水泥相比，堿對硫鋁酸鹽水泥的影響較小。

中國發明專利ZL200610076718.4“一種赤泥制備硫鋁酸鹽水泥的方法”，公開了赤泥制備硫鋁酸鹽特種水泥熟料的方法，但是只利用了赤泥，沒有更廣范圍內綜合利用其它工業固體廢棄物。

硫鋁酸鹽水泥作為中國四大特種水泥品種(白水泥、低熱大壩水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥)之一，具有早強、高強、高抗滲、高抗凍、耐蝕、低堿度、微膨脹和低收縮等優良特點，是飛機跑道、高鐵軌板、港口、路橋、碼頭、水壩、油井、海底的特種工程建設和普通建筑地下工程及冬季施工等領域非常重要的功能材料。硫鋁酸鹽水泥區別于其他系列水泥的特征在于熟料制備過程中以石膏為原料，熟料中還有大量的硫鋁酸鈣礦物。目前硫鋁酸鹽系列特種水泥，它包括低堿度、快硬、高強、膨脹和自應力等幾個不同品種。隨著我國經濟的發展，該系列水泥愈來愈受到市場的重視，30年來已取得了廣泛的應用。目前中國硫鋁酸鹽水泥的年產量為150萬噸左右，而且近年市場需求增速迅猛，潛力巨大，被認為是特種水泥之中最有發展前景的品種之一。但硫鋁酸鹽特種水泥生產過程中需要優質的天然石膏、鋁礬土、石灰石、硅石等礦物資源，從而導致其原料成本較高，市場的大規模應用推廣受到制約。

發明內容

本發明的目的是提供一種同時使用工業固體廢渣氟石膏和赤泥直接作為原料，制備快硬硫鋁酸鹽特種水泥熟料的方法。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：