[發明專利]一種以廢棄物為原料的水泥及水泥熟料的制備方法

在審

• 申請號: 201510726095.X
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105254193A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 雷雪飛;薛向欣;楊合;邊沖沖;牛夢超;楊延濤;高小堯;王思蒙;張志男;隋鈺瑩;陳星昱;崔志朋;樸勇俊
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C04B7/52
• 分類號: C04B7/52;C04B7/47;C04B7/44;C04B7/40;C04B7/17
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李晴

技術領域

本發明屬于固體廢棄物綜合利用和建筑材料領域，具體地說是一種以廢棄物轉爐渣、粉煤灰和玻璃渣為原料的水泥及水泥熟料的制備方法。

背景技術

我國是鋼鐵大國，同時，火力發電也是我國的主要發電方式，這兩種工業所產生的主要廢棄物——轉爐渣、粉煤灰的產量不斷增加。轉爐渣作為煉鋼工藝過程中必然的副產品，其產量隨著鋼產量的增加大幅攀升，目前我國渣與鋼鐵的比例基本上維持在100kg/t--130kg/t，而轉爐渣回收利用的能力也很有限，而傳統的處理方法也很難實現轉爐渣的循環利用；我國的產煤量很大，因此在用火力發電的過程中將煤炭定為了主要的燃料，電力工業的發展必然帶來粉煤灰產量的增加。

我國轉爐渣的主要化學成分為二氧化硅，氧化鈣，氧化鋁，氧化鐵和氧化鎂等，是水泥的重要組分；同時在轉爐渣中含有硅酸二鈣和硅酸三鈣，水化可產生膠凝作用，因此以轉爐渣為主要原料制備水泥具有很好的結合點，是一項“變廢為寶”的可行技術，對環境保護具有重要意義。以轉爐渣為主要原料制備水泥為轉爐渣的回收利用找到了新的有效的途徑，同時對于提高鋼鐵廢渣的利用率，增加企業經濟效益，減輕環境污染具有重要的意義。

粉煤灰中含有很多稀有的微量元素以及一些經濟價值很高的有機物質，因此通過一些回收、提煉、析取等方式對粉煤灰進行二次開發和利用，近年來，粉煤灰還開始應用于道路工程建設，為粉煤灰的商品資源化開發出了一個新的領域和方向，具有重要的社會經濟效益。雖然我國粉煤灰的應用技術已達到國際平均水平以上，但是，其具有地域性和季節性，粉煤灰的累積堆放還是給環境帶來了嚴重的危害。

我國玻璃的生產、使用量都很大，并產生大量的廢玻璃。回收再利用也成為了很多國家處理廢舊玻璃的綠色方式，但與發達國家相比，我國廢舊玻璃的回收率只有13～15％左右，廢玻璃利用率很低。

發明內容

本發明的目的是為了利用大量排放的轉爐渣、粉煤灰和廢棄的玻璃，以解決環境污染問題、實現資源的有效利用，提供了一種以廢棄物為原料的水泥及水泥熟料的制備方法。該方法以轉爐渣、粉煤灰、玻璃渣和生石灰為原料，經原料預均化、生料成球、煅燒、熟料冷卻、粉磨過程，制成水泥熟料，再將熟料、石膏和轉爐渣或粉煤灰混合，制成水泥。本發明的水泥既可作為水泥原料，也可作為摻合料使用，不僅降低了水泥的生產成本，而且制備工藝簡單，減少相關的天然資源的利用，更有利于水泥產品的推廣。

一種以廢棄物為原料的水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：

1)原料預均化

取原料轉爐渣、粉煤灰、玻璃渣和生石灰，混合均勻，各原料按重量百分比的配比為：轉爐渣8.3～9.5％、粉煤灰13.5～18.8％、玻璃渣14.6～20％、生石灰57～58.3％；

所述的轉爐渣、粉煤灰、玻璃渣和生石灰均為烘干的、粉磨至80μm方孔篩篩余量≤10％的粉末；

其中，轉爐渣中各組分的重量百分比組成為：CaO30～35％，SiO₂30～35％，Al₂O₃10～15％，MgO10～15％，TiO₂8～12％，其他3～10％；

粉煤灰中各組分的重量百分比組成為：SiO₂45～60％，Al₂O₃25～35％，Fe₂O₃5～10％，CaO3～6％，其他5～12％；

2)生料成球

將混合均勻的生料加入適量水，制成直徑為5～10mm的料球；

3)生料煅燒

先將加熱爐爐溫升溫到750～850℃，然后將料球置于爐內隨爐升溫，升溫至1350℃～1450℃，并保溫1～2小時；

4)熟料冷卻

煅燒完成后，將料球取出隔水放入溫度≤20℃的冷水中，采用水淬急冷的方式制成熟料；

5)熟料粉磨

將熟料在烘箱中于80～100℃充分干燥，再放入球磨機中粉磨至80μm方孔篩篩余量≤10％，即得到水泥熟料粉料。

上述制得的水泥熟料，率值為KH＝0.86～0.90，SM＝2.1～2.6，IM＝1.2～1.6；

上述制得的水泥熟料的主要成分為硅酸三鈣C3S、硅酸二鈣C2S、鋁酸三鈣3CaO·Al₂O₃，屬于硅酸鹽類水泥；