[发明专利]复合石膏水泥生产新工艺

说明书

一、技术领域

本发明涉及磷化工副产石膏的改性，形成具有水硬性的胶凝材料，属于磷化工和建筑材料技术领域。

二、背景技术

在我国，工业废渣石膏，主要是磷石膏、烟气脱硫石膏、氟石膏等工业废渣的排放量，全年约2000万吨左右；到2010年将增至3500万吨/年；累计排放量近亿吨。如此巨大地排放量，不仅对环境造成严重污染，还对电力、化工等工业的可持续发带来严重的影响。如何解决这一久而未决的环境治理难题，国家早已安排大量人力物力予以攻关，但都收效甚微，直到目前为止，全国对工业废废渣石膏的利用量，还不到每年总排放量的5％左右。任重而道远。

1985年前后，国家科委、化工部等有关单位，在调整化肥磷钾比例的攻关项目中，曾联合下达了“用磷石膏生产硫酸和水泥”的子课题。目的之一就是要大量有效地吞吐废渣石膏。

早期研究指出了用磷石膏制取硫酸和水泥有两种不同的水泥品种，一种是用磷石膏制取普通硅酸盐水泥及二氧化硫；另一种是用磷石膏制取“含硫铝”硅酸盐水泥。前者在我国中试成功后已通过化工部部级鉴定；后者由前苏联的学者完成。它们的生产工艺大体相同，只是配料时，前者“铝氧率”要低于后者，生产工艺都十分复杂。

用磷石膏制取硫酸和水泥的工艺流程是：(1)原料选择、(2)磷石膏脱水、(3)生料配合、(4)生料制备、(5)旋窑煅烧、(6)水泥制备、(7)SO₃浓度控制、(8)硫酸制备。

用磷石膏制取硫酸和水泥时，必须严格控制配料率值，这些率值包括：饱和率、硅酸率、“铝氧率”，另外还有一个普通硅酸盐水泥所没有的“硫化钙”率值，这个率值和游离石灰一样并和游离石灰一起，严重影响水泥熟料的最终强度，十分难以控制。还有，当原料中的P₂O₅大于1.5％以上时，熟料的强度就很难达到32.5#水泥；在水泥熟料煅烧过程中，电耗、煤耗两大消耗也很难达经济指标。

实践证明，用磷石膏生产硫酸和水泥，弊大于利：(1)生产工艺十分复杂、(2)工厂总投资大、(3)配料率值多且难以控制、(4)硫酸难以优质，水泥难以高强、(5)生产成本高于传统制酸工艺、(6)当生产规模大到必须安装电收尘器时，“漏氧”超过4％时容易引起装置爆炸，生产过程存在安全隐患、(7)生产过程中，SO₂气体的逸出会造成二次污染。由于上述原因，用磷石膏生产硫酸和水泥，建厂规模受到极大限制，推广与应用将难以达到预期目的。

三、发明内容  本发明的目的在于克服上述现有技术不足之处，提出了用工业废渣石膏生产“复合石膏水泥”的新工艺，并以磷石膏的应用为例，阐明这种工艺的特点。只要突破了对磷石膏的生产应用，其它废渣石膏的应用就迎刃而解了。采用本发明，不但可以达到大量利用废渣石膏的目的，还可以在简化工艺流程、节约建设投资的前提下，生产多品种水泥，满足市场需要。

四、具体实施方式  本发明的目的可以通过以下措施来实现：

第一步、将工业废渣石膏原料在300-750℃温度下制备成无水硫酸钙；

第二步、在无水硫酸钙半成品中，加入硫酸盐类外加剂，制备成高强石膏水泥；

第三步、将高温冶金渣(水淬高炉矿渣、钢渣等)单独“粉磨”或与硅酸盐水泥熟料共同“粉磨”后，再与高强石膏水泥混合，即制备成“石膏复合水泥”。

利用这种火山类水泥复合技术，可以充分利用含硫酸钙的废渣石膏，制备多品种水泥；诸如硅酸盐-硫酸盐复合水泥、硫铝酸盐-硅酸盐-硫酸盐复合水泥、硫铁酸盐-硅酸盐-硫酸盐复合水泥。

本发明与现有技术比较具有如下优点：

1、本发明的石膏复合水泥所用的主要原料，化学石膏、矿渣、钢渣等均系工业废渣，原料易得、价格低廉。变废为宝、变害为利。

2、本发明的生产方法可靠易行，所需设备少，工艺流程简单，建厂周期短、投资省。

3、本发明中的大部分原料无需粉磨，而高强石膏水泥又采用中、低温煅烧，节煤省电；既环保，又节能，有优良的技术经济指标。

4石膏、复合水泥的抗压强度，在32.5兆帕以上，具有与普通硅酸盐水泥相同的力学性能和使用性能。抗硫酸盐性、耐磨性等到性能还优于普通硅酸盐水泥。

本发明结合实验做进一步描述。