[發明專利]硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑的用途

有效

• 申請號: 201410306740.8
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104119009A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 楊志杰;孫俊民;苗瑞平;張戰軍
• 申請（專利權）人: 大唐國際發電股份有限公司高鋁煤炭資源開發利用研發中心
• 主分類號: C04B7/42
• 分類號: C04B7/42;C04B7/36
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及硅鈣渣的新用途，尤其涉及硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑應用于水泥熟料燒制的用途，屬于硅鈣渣在水泥熟料燒制中的應用領域。

背景技術

作為主要的建筑材料，水泥混凝土在國民經濟中占有重要的位置。水泥生產中消耗的煤占全國年產煤量的8.5％以上，生產過程中排放的CO₂、SO₃、NO_X、粉塵等已對環境造成巨大的污染，特別是中國大面積、長時間的霧霾天氣，與高能耗燃煤型水泥行業密不可分。高能耗、高污染的水泥生產方式將被淘汰。水泥生產技術革新，開發節能減排、低環境負荷的水泥生產技術，降低水泥生產能耗，已勢在必行。

采用在生料中添加礦化劑或助燒劑是提高水泥熟料產量和質量、降低水泥生產熱耗的常用方法。這些助燒劑一般為氟化物、硫化物(或硫酸鹽)或其復合物，其原理是降低液相形成和熟料燒成溫度，促進水泥熟料礦物的形成，但會造成預分解系統結皮、堵塞，也會對設備造成侵蝕、損害。隨著預分解窯生產方式逐漸成為主要的水泥生產方式，這種傳統的水泥助燒劑已不能適應生產要求。

硅鈣渣作為預脫硅堿石灰燒結法粉煤灰提取氧化鋁技術產生的副產物，每生產1噸Al₂O₃的同時，伴隨產生2.2～2.5噸的主要成分為β-C₂S的硅鈣渣，并且其中含有2～3.5％的可溶性堿Na₂O，這就致使其具有很強的污染性，特別是對土壤和地下水的污染極其嚴重。如何能有效利用硅鈣渣成為高鋁粉煤灰提鋁產業亟需解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是將硅鈣渣作為水泥熟料助燒劑應用于水泥熟料的燒制，可節約能耗、提高產量，不僅解決現有水泥生產方式中能耗高、污染高，產率低的問題，而且有效利用硅鈣渣，避免污染環境。

本發明所述硅鈣渣含有β-C₂S，還含有C₃A、Na₂O或Fe₂O₃中的一種或多種。

優選的，所述硅鈣渣為預脫硅堿石灰燒結法粉煤灰提取氧化鋁技術產生的副產物。

本發明所述硅鈣渣(烘干后)的化學成分，按重量百分比計：SiO₂，15～28％；CaO，40～53％；Al₂O₃，4～9％；Na₂O，2～4.5％；Fe₂O₃，1.5～4％。

所述硅鈣渣的礦物成分，按重量百分比計：β-C₂S(Ca₂SiO₄)，45～65％；鈣鋁榴石(3CaO·Al₂O₃·xSiO₂)，15～20％；方解石(CaCO₃)，10～15％；C₃A(3CaO·Al₂O₃)，5～10％。

由于硅鈣渣的主要礦物成分為β-C₂S，而β-C₂S正是水泥熟料中的一種主要成分，也是燒成熟料過程中形成C₃S的必經中間產物。因而，將硅鈣渣作為一種水泥熟料助燒劑，可降低水泥熟料的燒成熱耗，提高熟料產量，同時還能使硅鈣渣得到有效處理，避免造成污染。

硅鈣渣作為一種節能、提產的水泥熟料助燒劑，其作用機理為：

(1)硅鈣渣中的Na₂O、Fe₂O₃可有效的降低液相出現溫度，在相同溫度下提高液相量；液相量的增加促使離子遷移速率增加，改善了生料的易燒性，促進了熟料的燒成。

(2)硅鈣渣能夠起到誘導結晶的作用。由于硅鈣渣中含有大量的β-C₂S和C₃A，其作為晶種，顯著的降低了β-C₂S和C₃A的晶核形成勢能，在液相中誘導生成了大量的β-C₂S和C₃A晶體；β-C₂S的大量出現和液相量的增加可顯著提高β-C₂S+CaO→C₃S反應的進行，即C₃S可大量形成。