專利名稱：一種利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物綜合利用的方法，特別是利用低等級(jí) 粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物作為主要組分生產(chǎn)高貝利特水泥的方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰已被廣泛應(yīng)用于建材領(lǐng)域，如作水泥混合材或混凝土摻和料、制作磚瓦砌 塊、作路基材料等等，其中拌制混凝土和砂漿是粉煤灰目前最重要的應(yīng)用方式。根據(jù)國(guó)標(biāo) GB1596-2005，拌制混凝土和砂漿用粉煤灰按照細(xì)度、需水量和含碳量的不同可分為I、II、 III三個(gè)等級(jí)。I級(jí)灰最細(xì)，需水量最少，含碳量最低，是理想的摻和料；III級(jí)灰燃煤電廠 俗稱粗灰，因需水量大，含碳量高，屬于低等級(jí)粉煤灰，應(yīng)用受到一定限制，價(jià)格很低；II級(jí) 灰介于二者之間。低等級(jí)粉煤灰因應(yīng)用限制，是電廠灰場(chǎng)貯存的主要對(duì)象，應(yīng)用途徑亟待拓 展。隨著煙氣脫硫工藝的逐漸普及，脫硫副產(chǎn)物的處置與利用問(wèn)題日益突出。按照脫 硫劑和脫硫產(chǎn)物的形態(tài)特點(diǎn)，煙氣脫硫工藝通常分為濕法、干法和半干法三類。濕法煙氣脫 硫工藝以石灰/石灰石_石膏法為代表，副產(chǎn)物為脫硫石膏；干法、半干法煙氣脫硫工藝以 循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術(shù)最為先進(jìn)，副產(chǎn)物主要是亞硫酸鈣。雖然脫硫石膏可在石 膏板、水泥緩凝劑等方面利用，但與天然石膏相比，其質(zhì)量遜色，且由于其數(shù)量過(guò)大，應(yīng)用市 場(chǎng)已逐漸飽和。目前，全國(guó)產(chǎn)生的脫硫石膏只有1/3能被有效利用，2/3被貯存，新的大規(guī)模 利用途徑亟待開(kāi)拓。而干法/半干法脫硫副產(chǎn)物的利用則更加困難，迄今還沒(méi)有完全成熟 的利用途徑，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)脫硫灰綜合利用的研究主要集中在作水泥緩凝劑和改良土壤方 面，還有人對(duì)用脫硫灰作人工礁巖進(jìn)行了探索；但脫硫灰是否具有緩凝性能至今尚有爭(zhēng)議， 改良土壤和作人工礁巖則受到地域的限制。事實(shí)上，目前干法/半干法脫硫副產(chǎn)物只有很 少一部分得到利用，絕大部分被拋棄或貯存，已成為一種新型的固體廢棄物，其難利用的主 要原因就是其中的亞硫酸鈣不穩(wěn)定而又不易實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化。專利“利用脫硫石膏和粉煤灰生產(chǎn)水泥的方法”(CN 100379701C)提出了一種粉煤 灰、脫硫石膏和生石灰直接粉磨生產(chǎn)水泥的方法，其實(shí)質(zhì)屬于堿激發(fā)水泥，使用含碳量高的 粉煤灰時(shí)水泥性能會(huì)顯著降低；該方法原料不經(jīng)過(guò)煅燒與本發(fā)明有本質(zhì)區(qū)別，不涉及水泥 礦物硅酸二鈣及硫鋁酸鈣的形成，水泥產(chǎn)品的礦物組成完全不同。專利“利用高碳粉煤灰 生產(chǎn)水泥的方法”(CN 1850693A)公開(kāi)了一種石灰石、粉煤灰、鐵粉或鐵礦石、石膏、鋁礬土 為原料制備水泥的方法，雖然也是利用低等級(jí)粉煤灰作原料生產(chǎn)水泥，但未涉及脫硫副產(chǎn) 物的利用，原料對(duì)鐵粉和鋁礬土有依賴，原料組成與本發(fā)明完全不同，與之相比，本發(fā)明不 需要高品位資源如鐵粉或鋁礬土，以廢棄物為主要原料，且所需石灰石數(shù)量顯著降低，關(guān)鍵 是能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫副產(chǎn)物特別是干法/半干法脫硫副產(chǎn)物的有效利用，因此本發(fā)明適用范圍 廣，環(huán)境社會(huì)效益突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種綜合利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物的方法，特別是將 這兩種廢棄資源轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又邓喈a(chǎn)品的方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案為—種利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法，步驟如下(1)按下列重量百分比配料低等級(jí)(高碳)粉煤灰30 55%，脫硫副產(chǎn)物5 30%，石灰石40 60% ；(2)將配料經(jīng)過(guò)粉磨后，在窯爐內(nèi)先懸浮預(yù)熱至600°C后煅燒，燒成溫度為1300 1350°C，煅燒時(shí)間為15 40分鐘。所述的低等級(jí)粉煤灰，含碳量大于10%，且含碳量越高，水泥生產(chǎn)能耗越低；粉煤 灰即使較粗，因原料均需粉磨，對(duì)生產(chǎn)也沒(méi)有影響。所述的脫硫副產(chǎn)物為濕法煙氣脫硫副產(chǎn)物或者干法/半干法脫硫副產(chǎn)物，主要成 分為脫硫石膏或亞硫酸鈣。所述的濕法脫硫的脫硫石膏含水率不超過(guò)10%。所述的干法/半干法脫硫副產(chǎn)物 以亞硫酸鈣為主要成分。本發(fā)明要求窯爐帶有懸浮預(yù)熱裝置，現(xiàn)有水泥窯的懸浮預(yù)熱系統(tǒng)均可滿足要求， 要求原料預(yù)熱后溫度在600°C左右，以實(shí)現(xiàn)亞硫酸鈣的氧化。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于(1)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物兩種廢棄資源的綜合利用，成本低、 有利于環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益突出。本技術(shù)可實(shí)現(xiàn)使用鈣基脫硫劑的無(wú)論濕法還是干 法、半干法的煙氣脫硫工藝的副產(chǎn)物的綜合利用，尤其是可完全不受干法/半干法脫硫副 產(chǎn)物成分復(fù)雜和高硫高鈣的特點(diǎn)的限制，能對(duì)其各種成分進(jìn)行高效利用，亞硫酸鈣可在懸 浮預(yù)熱過(guò)程被迅速氧化成硫酸鈣，分解釋放SO2可以完全避免。另外，粉煤灰或部分脫硫副 產(chǎn)物中未燃燼的殘留碳，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中也可以進(jìn)一步燃燒，完全釋放熱量，得到充分利 用。因此，用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物作主要組分生產(chǎn)水泥是一種突出的廢棄物資源化 利用途徑，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。由于低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物均數(shù)量巨大且價(jià)格低 廉，因此本技術(shù)原料成本很低；本技術(shù)的最佳燒成溫度為1300°c，比硅酸鹽水泥的1450°C 低150°C左右，是低能耗的綠色水泥。水泥產(chǎn)品屬于高貝利特水泥，熟料中CaO含量在45 55%之間，遠(yuǎn)低于硅酸鹽水泥熟料中近70%的含量，因此可節(jié)省大量石灰石資源，進(jìn)而因石 灰石分解排放的CO2可大幅減少。(2)燒成的水泥性能好。本發(fā)明所燒成的水泥熟料以硅酸二鈣(2Ca0 · SiO2)、硫 鋁酸鈣(3Ca0 · 3A1203 · CaSO4)和鐵相為主要礦物物相，所占比例分別為45 75%，15 45%和5 10%，屬于高貝利特水泥；燒成的水泥熟料，經(jīng)過(guò)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，3天抗壓強(qiáng)度可 達(dá)21Mpa，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)42. 5Mpa。


圖1為實(shí)施例1燒成的水泥熟料的X射線衍射圖譜；圖2為實(shí)施例2燒成的水泥熟料的X射線衍射圖譜；圖3為實(shí)施例3燒成的水泥熟料的X射線衍射圖譜；
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其中，A為硫鋁酸鈣，B為硅酸二鈣。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 利用含碳量10% (wt% )的粉煤灰、濕法脫硫石膏和石灰石進(jìn)行配料， 按重量百分比，粉煤灰占37. 5 %，脫硫石膏占8. 6 %，石灰石占53. 9 %。將配料經(jīng)過(guò)粉磨后， 在窯爐內(nèi)先懸浮預(yù)熱至600°C后煅燒，煅燒溫度為1300°C，煅燒時(shí)間為30分鐘。所得產(chǎn)品 經(jīng)過(guò)水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)(GB/T 17671-1999)，3天和28天抗壓強(qiáng)度分別為39. 6Mpa和 58.3Mpa。實(shí)施例2 利用含碳量10%的粉煤灰、半干法脫硫灰和石灰石進(jìn)行配料，按重量百 分比，粉煤灰占27. 2%，半干法脫硫灰占26. 3%，石灰石占46. 5%。預(yù)熱、煅燒條件與實(shí)施 例1相同。所得產(chǎn)品經(jīng)過(guò)水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，3天和28天抗壓強(qiáng)度分別為40. 5Mpa和 55. 9Mpa。實(shí)施例3 利用含碳量18%的粉煤灰、半干法脫硫灰和石灰石進(jìn)行配料，按重量百 分比，粉煤灰占32. 2%，半干法脫硫灰占20. 6%，石灰石占47. 2%。預(yù)熱、煅燒條件與實(shí)施 例1相同。所得產(chǎn)品經(jīng)過(guò)水泥標(biāo)準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，3天和28天抗壓強(qiáng)度分別為37. IMpa和 53. 8Mpa。
權(quán)利要求
一種利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法，其特征是，步驟如下(1)按下列重量百分比配料低等級(jí)粉煤灰30～55％，脫硫副產(chǎn)物5～30％，石灰石40～60％；(2)將配料經(jīng)過(guò)粉磨后，在窯爐內(nèi)先懸浮預(yù)熱至600℃然后煅燒，燒成溫度為1300～1350℃，煅燒時(shí)間為15～40分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法，其特征 是，所述的低等級(jí)粉煤灰含碳量大于10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法，其特征 是，所述的脫硫副產(chǎn)物為濕法煙氣脫硫副產(chǎn)物或者干法/半干法脫硫副產(chǎn)物，主要成分為 脫硫石膏或亞硫酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)水泥的方法，它以低等級(jí)粉煤灰、脫硫副產(chǎn)物和石灰石為原料經(jīng)過(guò)粉磨后，在窯爐內(nèi)預(yù)熱后煅燒制得。本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)低等級(jí)粉煤灰和脫硫副產(chǎn)物兩種廢棄資源的綜合利用，成本低、有利于環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益突出；燒成的水泥性能好。
文檔編號(hào)C04B7/28GK101935173SQ20101025104
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者宋占龍, 徐夕仁, 王文龍, 王鵬, 董勇, 馬春元 申請(qǐng)人:山東大學(xué)