[发明专利]一种含硫矿物改性硅酸盐水泥熟料的生产方法

说明书

本发明涉及一种含硫矿物改性硅酸盐水泥熟料的生产方法，其特征在于将改性水泥硬化砂浆微粉，从新型干法回转窑的窑头位置利用喷煤管向窑内加入，最终获得一种含硫矿物改性的硅酸盐水泥熟料；其中所述的改性水泥硬化砂浆微粉是将废弃混凝土破碎、分离粗骨料后得到的硬化水泥砂浆，然后在粉磨硬化水泥砂浆过程中加入液体助剂对粉体进行表面改性，选粉后获得。本方法以废弃混凝土中的水泥硬化砂浆为主原料，一方面通过气固反应实现了回转窑中的硫循环改善；另一方面通过二次固相反应生成硫硅酸钙和硫铝酸钙矿物，实现多相复合熟料体系的烧成，并在基本不增加窑系统负荷及能耗的情况下，实现了熟料产量的增加，降低了吨熟料烧成能耗，是一种资源化利用废弃混凝土的新方法。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种含硫矿物改性硅酸盐水泥熟料的生产方法，尤其涉及废弃混凝土中的水泥硬化砂浆在该水泥熟料生产中的应用。

背景技术

我国是水泥生产大国，2017年全国水泥产量达23.16亿吨。水泥工业能耗高、资源消耗大、环境污染重，而能源、资源消耗和环境污染主要集中于水泥生产的熟料烧成工艺段。因此，熟料烧成工艺的进步革新主要集中于节能和减排两个方面：节能，即采用低能耗熟料烧成技术，通过技术改进或采用节能装备降低吨熟料的烧成煤耗、电耗及CO₂排放量；减排，即采用低大气污染物(如SO₂、NO_x等)及低CO₂排放的烧成技术或装备。其中，通过在传统硅酸盐水泥矿相体系中引入其它矿物组成(如硫铝酸钙、硫硅酸钙等)以制备高强度熟料，从而减少吨水泥生产中的熟料用量(或增加粉煤灰、矿渣等混合材的掺入量)，是当前水泥工业实现节能减排及可持续发展的重要途径之一。

硫铝酸钙改性硅酸盐水泥(SMP)兼有水化硬化快、早强高和微膨胀等优点，但同时硫铝酸钙改性硅酸盐水泥熟料的生产及应用还存在一些问题。一方面，由于硫铝酸钙和阿利特的共存温度范围不一致，利用新型干法生产线烧成难度较大；现有技术和研究主要是通过调整生产工艺参数(如调整生料配比或加矿化剂等)或改变生产工艺流程(如采用二次烧成等)来实现上述目的。另外一方面，该类型水泥熟料虽然有利于掺如粉煤灰等混合材及早期强度增长，但是其后期强度增进不足甚而存在强度倒缩的情况，限制了该类型水泥的推广和应用(刘晨，王昕,颜碧兰,等.JC/T《硫铝酸钙改性硅酸盐水泥》行业标准介绍.2009,(8):61-64)。

中国发明专利ZL 200910212645.0公开了一种在硅酸盐水泥熟料中引入早强硫铝酸钙矿物的的改进煅烧工艺，即通过在水泥生料中掺入石膏，并调整熟料煅烧的热工制度(如升温、保温及冷却速率等)，来实现硅酸盐水泥熟料中的硫铝酸钙矿物的二次合成，从而提高水泥熟料的早期强度。通过热处理等技术措施来实现水泥熟料中硫铝酸钙矿物二次合成的技术方案，在实际工业生产应用中的参数控制难度较大，甚而需对现有生产工艺设备进行改造，对工艺技术人员要求也较高。中国发明专利ZL 200710118915.2公开了一种高性能水泥熟料的后烧成的工艺方法，通过在回转窑中熟料烧成的后高温带、前冷却带或后冷却带喷入一定量硫酸钙颗粒，生产含有硫铝酸钙的早强型硅酸盐水泥熟料。但实际上，在窑内这一区间段的熟料温度开始降低，液相量逐渐减少，部分熟料矿相如贝利特等也可能被液相所包裹，从而影响喷入的硫酸钙颗粒与其快速反应。此外，矿化剂如硫酸钙等会导致结圈、结皮等影响窑的操作和稳定运行。