[發明專利]一種利用鋁灰生產硫鋁酸鹽水泥的工藝

有效

• 申請號: 201410105340.0
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103922622A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 王文龍;田偉;段廣彬;周立志;王鵬;宋占龍;馬春元
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B7/32
• 分類號: C04B7/32;C04B7/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明涉及一種利用鋁灰等多種廢棄資源生產硫鋁酸鹽水泥的工藝，屬于鋁灰利用技術領域。

背景方法

鋁灰是在一次和二次鋁工業中所產生的一種廢棄物，鋁元素的含量可達30-55%wt，是一種可再生的資源。隨著我國鋁工業的快速發展，鋁灰的產量也越來越多。以2012年為例，中國原鋁產量約2000萬噸，而每生產1噸原鋁，則會產生約30千克鋁灰；在二次鋁工業中，我國2012年再生鋁產量約480萬噸，而每生產1噸再生鋁，會相應產生約300千克鋁灰；兩者相加，2012年我國鋁灰產量約達200萬噸。雖然鋁灰的排放量很大，但由于成分復雜、處置困難而缺乏高效利用途徑，目前多被堆積處理，一方面占用土地，污染土壤，顆粒狀的粉塵也對大氣造成影響，另一方面也造成了資源的浪費。

鋁灰的主要化學成分包括，Al₂O₃占40-60%wt，AlN占15-30%wt，金屬Al占5-10%wt，另外含有部分SiO₂和Na、Mg、K的鹽酸鹽等，含量多在10%wt以下。鋁灰的利用途徑主要有：用于建筑材料，但由于所含的Al、AlN水化時產生氣泡，會導致結構疏松強度降低；鋁回收，但是一般回收過程都需要酸洗或水洗等環節以消除鹽類等成分的影響，處理流程復雜，能量消耗大，容易產生大量廢液，且回收后仍有剩余廢棄物。因此，鋁灰實際利用率較低。

在傳統的硫鋁酸鹽水泥生產中，主要原料為鋁礬土、石灰石和石膏，經過生料選擇、配料、破碎、粉磨、煅燒和熟料粉磨等一系列環節制備得到硫鋁酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥熟料主要礦物物相為硫鋁酸鈣、硅酸二鈣和鐵相，Al₂O₃在熟料中一般要占到25-35%wt，通常要求使用Al₂O₃含量大于55％wt的高品位鋁礬土為原料。隨著中國鋁生產行業的高速發展，對作為原料的鋁礬土的需求量越來越大，導致鋁礬土價格也越來越高。而高昂的鋁礬土原料價格也大大增加了傳統硫鋁酸鹽水泥的生產成本，在這種形式下，尋找低廉的替代原料成了硫鋁酸鹽水泥行業發展的必然趨勢。與鋁礬土相比，鋁灰中可利用的鋁成分遠遠超過高品位的礬土礦，金屬Al和AlN均可被有效利用轉化為硫鋁酸鹽礦物，SiO₂可提供硅酸二鈣礦物所需的部分硅元素，因此鋁灰可代替鋁礬土用于生產硫鋁酸鹽水泥，不僅能大大降低原料成本，而且可實現廢棄物的資源化。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術不足，而提供一種利用鋁灰生產硫鋁酸鹽水泥的工藝。利用鋁灰替代鋁礬土生產硫鋁酸鹽水泥，可以實現赤泥、脫硫石膏和電石渣等多種工業固廢的結合利用，完全以固廢資源為原料，克服傳統硫鋁酸鹽水泥生產中原料成本過高和鋁灰利用難的問題。

本發明采取的技術方案為：

一種利用鋁灰生產硫鋁酸鹽水泥的工藝，包括步驟如下：

（1）以鋁灰、脫堿赤泥、脫硫石膏和電石渣為原料，混合濕法粉磨，控制生料出磨細度在0.080mm方孔篩篩余10%以內；

（2）將研磨后的生料漿注入均化池內，連續攪拌使各類成分在水相中充分混合、反應均化，進行生料成分的測試與校正，使生料漿液經過壓濾、烘干所得的固體物質符合氧化物重量份比要求：CaO占43～46份，SiO₂占8～12份，Al₂O₃占25～35份，Fe₂O₃占5～8份，SO₃占7～10份；

（3）將烘干后生料煅燒，燒成溫度為1250～1320℃，煅燒時間為20～80分鐘，最后經冷卻機快速冷卻后即獲得硫鋁酸鹽水泥熟料。

硫鋁酸鹽水泥熟料可與石膏、石灰石等混合材共同粉磨后即可制備不同性能的硫鋁酸鹽水泥。石膏的摻加量為硫鋁酸鹽水泥熟料的1-10%wt，石灰石的摻加量為硫鋁酸鹽水泥熟料的0-15%wt。

所述的原料比例以烘干后的固體物質計，鋁灰的用量占15-35%wt，脫堿赤泥的用量占20-40%wt,脫硫石膏的用量占10-18%wt，電石渣的用量占20-40%wt。鋁灰、脫堿赤泥、脫硫石膏和電石渣四種原料的自身水分含量可不受限制，例如脫堿赤泥、脫硫石膏和電石渣即使水分高達0-50%對本發明工藝實施也無影響。

所述的濕法粉磨含水量控制在60±5%wt。

所述的均化在12-36小時。壓濾出的水經除鹽處理后再用于濕法粉磨過程，循環使用。

所述的煅燒條件優選燒成溫度為1280℃，煅燒時間為60分鐘。