專利名稱：：一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及硅酸鹽水泥熟料的燒制，具體是指一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法。硅酸鹽水泥熟料是生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥必要的半成品之一。傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料的主要原料通常有石灰質(zhì)原料(如石灰石)、粘土質(zhì)原料(如粘土)和鐵質(zhì)原料(鐵粉)。傳統(tǒng)的水泥工業(yè)是一個環(huán)境污染比較嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境破壞比較大的行業(yè)，其制造水泥熟料的方法是一種高投入、高能耗、高污染、高有用資源消耗的方法，主要表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性差，給生態(tài)平衡和環(huán)保帶來了沉重負(fù)擔(dān)。因此研究利用城市垃圾焚燒灰渣、下水道污泥、工業(yè)廢渣等固體廢棄物，燒制無公害的環(huán)境協(xié)調(diào)性好的生態(tài)水泥熟料的方法已成為水泥工業(yè)的發(fā)展方向。近年來，國內(nèi)外本領(lǐng)域技術(shù)人員紛紛著力研究。日本小野田公司的50t／d實驗生產(chǎn)線，利用60％的城市垃圾焚燒灰渣、下水道污泥、制鋁工業(yè)排放的廢渣等廢棄物為原料，為了保證水泥原料化學(xué)成分的穩(wěn)定，必須使用40％的石灰石、粘土、鐵粉等進(jìn)行成份調(diào)整，經(jīng)1000～1300℃回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒后得到生態(tài)水泥熟料。但是，由于該生態(tài)水泥中氯離子含量較高，其對鋼筋等增強(qiáng)材料造成侵蝕，故應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、PC鋼絲或纖維增強(qiáng)混凝土以外的領(lǐng)域，如建筑灰漿等，并且望作土壤固化材料。在國內(nèi)《中國建材》2000年第1期報道了上海水泥廠利用寶鋼煉鋼洗石濕廢渣代替30％左右的石灰石原料，燒制普通水泥熟料，生產(chǎn)了符合國家標(biāo)準(zhǔn)的普通水泥。廣東嶺南鉛鋅集團(tuán)年產(chǎn)重金屬鉛鋅約30萬噸，同時排出冶煉鉛鋅濕廢渣30萬噸。冶煉鉛鋅濕廢渣是以硫化礦物形態(tài)存在的鉛鋅精礦，經(jīng)焙燒后燒結(jié)、炭熱還原生產(chǎn)鉛鋅金屬過程中排出的廢棄物，它的主要成分是Si、Al、Fe、Ca、Mg、S等化合物，廢渣中還有C，其對水資源、大氣及農(nóng)田等造成污染。日積月累，堆積如山，不僅每年因廢渣堆放，要花費(fèi)30萬元征收土地，而且對廠區(qū)周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，破壞了生態(tài)環(huán)境。隨著鉛鋅工業(yè)不斷發(fā)展，污染環(huán)境的程度也越來越嚴(yán)重，如何治理及開發(fā)利用，越來越為人們所重視，已成為一個急待解決的大問題。能利用這些廢棄物，燒制優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥熟料，不僅符合生態(tài)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，而且是保護(hù)環(huán)境并使廢棄物再資源化的有效途徑。本發(fā)明的目的在于利用廣東地區(qū)冶煉鉛鋅濕廢渣代替部分粘土和大部分鐵粉等有用資源，提供一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法，有利于變廢為寶，環(huán)境保護(hù)，且降低熟料燒成熱耗，提高熟料標(biāo)號。本發(fā)明的目的是通過以下配方及其工藝方法來實現(xiàn)的一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法，它包括原材料處理、生料漿制備、熟料燒成等工藝過程，其特征在于原料組份及其重量百分比含量如下原料重量百分比石灰石86～90鉛鋅濕廢渣(按干廢渣計)3～10粘土3～8鐵粉0～2原料、燃料的化學(xué)成份要求，按重量百分比計范圍如下<tablesid="table1"num="001"><table>種類燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSC石灰石39～414～81～30．5～248～511～3鉛鋅干廢渣20～308～2028～433～81～72～515～20粘土5～1260～7010～203～100．5～10．5～2鐵粉5～107～175～1540～651～21～3綜合煤灰50～6020～303～92～61～3</table></tables>煤的熱值范圍為20800～23800KJ／Kg。熟料燒成工藝條件燒成溫度范圍為1300℃～1450℃。實驗研究和生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，如果在生料漿中含有適量的碳、氧化鎂、硫和微量的鉛鋅組分，既可在生料漿制備過程中起著改善料漿流動性的作用，在滿足入窯生料漿流動度的情況下可使料漿水分減少1％～2％，有利于降低蒸發(fā)水分的熱耗，又可在熟料燒成過程中起到礦化劑的作用，降低固相反應(yīng)時最低共熔溫度，使液相提前生成，有利于硅酸三鈣的形成，促進(jìn)熟料的燒成降低了熟料燒成熱耗、提高了熟料標(biāo)號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下實質(zhì)性的顯著優(yōu)點(diǎn)1、經(jīng)過實驗及配方優(yōu)化研究結(jié)果表明，采用鉛鋅濕廢渣作為水泥原料配料，既可相應(yīng)減少硅質(zhì)、鐵質(zhì)原料分別為20％～30％和50％～60％，又可改善生料漿流動性，減少料漿水份，降低能耗，使用鉛鋅濕廢渣前后入窯生料漿化學(xué)成分及三個率值的比較見表1。表1<tablesid="table2"num="002"><table>入窯料漿化學(xué)成分(％)三個率值燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOS∑KHSMIM使用前36．4711．172．712．7844．631．3599．111．252．030．98使用后35．8311．722．602．7544．211．330．2598．691．192．190．95</table></tables>2、使用鉛鋅濕廢渣配料時，適當(dāng)降低KH、提高SM、減少熔劑礦物、增加硅酸鹽礦物，有利于提高熟料質(zhì)量。使用鉛鋅濕廢渣前后熟料化學(xué)成份、三個率值和熟料礦物組成、物理性能的比較見表2、3。分析表2、3可知，使用鋅鉛濕廢渣配料后，在濕法旋窯上燒成的水泥熟料游離氧化鈣明顯從1％以上降低到1％以下，硅酸鹽礦物總量從72％左右提高到74％，因而在比表面積相近時熟料各個齡期的強(qiáng)度都有所提高，為磨制優(yōu)質(zhì)水泥創(chuàng)造了條件。表2<tablesid="table3"num="003"><table>熟料化學(xué)成分(％)三個率值燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3fCaOKHKH－SMIM使用前0．6420．345．924．5865．032．081．380．940．921．941．29使用后0．5820．915．714．6565．171．510．370．570．920．912．021．23</table></tables>表3<tablesid="table4"num="004"><table>礦物組成(％)抗折強(qiáng)強(qiáng)度(Mpa)抗壓強(qiáng)度(Mpa)比表面積凝結(jié)時間(hmin)C3SC2SC3AC4AF3d7d28d3d7d28d(m2／kg)初凝終凝使用后58．7413．997．9213．925．36．47．828．543．860．7302238441使用后57．6916．387．2414．255．87．18．431．746．262．6303258445</table></tables>3、以廣東嶺南鉛鋅集團(tuán)為例，生產(chǎn)鉛鋅金屬30萬噸／年，排出的鉛鋅工業(yè)廢渣30萬噸／年，鉛鋅工業(yè)廢渣中含有30％的鐵及18％的炭，若以3％～10％廢渣代替部分原料來生產(chǎn)水泥，利用鉛鋅廢渣30萬噸／年，則可節(jié)約鐵粉9萬噸／年、標(biāo)準(zhǔn)煤3萬噸／年，獲經(jīng)濟(jì)效益1842萬元／年。4、該項利廢節(jié)能新技術(shù)的推廣應(yīng)用為冶煉鉛鋅工業(yè)濕廢渣找到了一條綜合利用的途徑，既節(jié)省了有用的粘土和鐵粉資源，又減少了鉛鋅廢渣的污染，改善生態(tài)環(huán)境。因而具有顯著的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，對解決鉛鋅工業(yè)廢渣污染及開發(fā)利用的問題和發(fā)展生態(tài)水泥工業(yè)的模式顯示了良好前景。通過如下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述以廣東嶺南鉛鋅集團(tuán)鉛鋅冶煉廠排出的冶煉鉛鋅濕廢渣為部分原料，以三分之一的煙煤和三分之二的無煙煤均勻混合而成的綜合煤為燃料，燃料的工業(yè)分析(重量％)及熱值如表4所示，燃料、原料的化學(xué)成分(重量％)如表5所示，各實施例原料的配合比如表6所示。表4<tablesid="table5"num="005"><table>名稱WfAfVfCfQfDW(KJ／kg)實例1(綜合煤)1．1928．0413．8056．9723052實例2(綜合煤)1．4530．1415．7552．6620836實例3(綜合煤)1．6834．1916．0348．1020855</table></tables>表5<tablesid="table6"num="006"><table>種類燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSC石灰石39．806．991．300．6649．081．30鉛鋅干廢渣24．0011．7734．887．142．962．7316．27粘土10．3564．6915．426．630．810．62鐵粉14．1311．337．4761．822．481．44綜合煤灰56．3028．146．502．881．46</table></tables>表6<tablesid="table7"num="007"><table>原料名稱石灰石(重量％)鉛鋅濕廢渣(按干廢渣，重量％)粘土(重量％)鐵粉(重量％)實例188．55．06．50實例287．86．24．91．1實例389．04．06．01．0</table></tables>熟料燒成工藝條件燒成溫度范圍為1375±75℃。權(quán)利要求1.一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法，它包括原材料處理、生料漿制備、熟料燒成等工藝過程，其特征在于原料組份及其重量百分比含量如下原料重量百分比石灰石86～90按干廢渣計的鉛鋅濕廢渣3～10粘土3～8鐵粉0～2熟料燒成工藝條件燒成溫度范圍為1300～1450℃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法，其特征在于原料、燃料的化學(xué)成份要求，按重量百分比計范圍如下石灰石的燒失量39～41，含有SiO24～8，Al2O31～3，F(xiàn)e2O30．5～2，CaO48～51，MgO1～3；鉛鋅干廢渣含有SiO220～30，Al2O38～20，F(xiàn)e2O328～43，CaO3～8，MgO1～7，S2～5，C15～20；粘土的燒失量5～12，含有SiO260～70，Al2O310～20，F(xiàn)e2O33～10，CaO0．5～1，MgO0．5～2；鐵粉的燒失量5～10，含有SiO27～17，Al2O35～15，F(xiàn)e2O340～65，CaO1～2，MgO1～3；綜合煤灰，含有SiO250～60，Al2O320～30，F(xiàn)e2O33～9，CaO2～6，MgO1～3，其熱值范圍為20800～23800KJ／Kg。全文摘要本發(fā)明涉及硅酸鹽水泥熟料的燒制,具體是指一種利用冶煉鉛鋅濕廢渣燒制硅酸鹽水泥熟料的方法。本法配方如下:石灰石86～90%(重量),鉛鋅干廢渣3～10%(重量),粘土3～8%(重量),鐵粉0～2%(重量)。本法充分利用廣東地區(qū)冶煉鉛鋅濕廢渣代替部分粘土和大部分鐵粉等有用資源,燒制優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥熟料,既變廢為寶,又保護(hù)環(huán)境。不僅符合生態(tài)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策,而且是使廢棄物再資源化的有效途徑。文檔編號C04B7/147GK1280107SQ0011723公開日2001年1月17日申請日期2000年7月4日優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日發(fā)明者吳清仁,賴洪光,劉偵德,張擁軍,熊可聲,季國輝申請人:華南理工大學(xué),深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司,凡口水泥廠