[发明专利]利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法

说明书

本发明公开了一种利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法，包括有以下步骤：将磷矿酸不溶渣烘干，然后研磨至粒径小于200目后备用；将磷矿酸不溶渣、铝矾土、天然石膏、石灰石混合、研磨、烘干后，得到水泥生料，再将水泥生料在20Mpa下压成圆柱片，得到水泥生料片；将水泥生料片进行煅烧，得到水泥熟料片；将水泥熟料片研磨至粒径小于200目，后加入15wt％的天然石膏混匀得水泥成品。该方法中使用磷矿酸不溶渣作为生产原料，实现了资源的合理利用，同时避免磷矿酸不溶渣中有用的硅质成分的浪费与磷矿酸不溶渣因堆存所带来的环境污染问题。

技术领域

本发明涉及一种生产高硅硫铝酸盐水泥的方法，特别是一种利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法。

背景技术

磷矿是湿法生产磷酸的主要原料，其矿物组成主要为氟磷灰石，传统的湿法磷酸工艺是采用硫酸分解磷矿制磷酸，每生产1吨磷酸(P₂O₅计)将产生4-5吨磷石膏，这将产生大量的固体废弃物磷石膏。然而，采用磷酸酸解磷矿制得磷酸二氢钙，过滤分离后，再加入硫酸与磷酸二氢钙溶液反应可制得磷酸及清洁石膏。但是，磷酸分解磷矿过滤分离后将产生酸不溶渣，邵一鑫等人在50℃下，用磷酸溶解磷矿2.5小时，磷矿溶解率达85％；尹伟等人在75℃下，用30％(P₂O₅计)磷酸溶解磷矿3小时，磷矿溶解率达90％以上，并测得酸不熔渣主要成分为石英、氟磷灰石、与硫铁矿。这些文献表明每分解1吨磷矿仅产生0.10-0.15吨磷矿酸不溶渣，其成分主要为硅质岩，除此之外还含有少量的氟磷灰石及黄铁矿。磷矿酸不溶渣的副产量较传统磷石膏要低上许多，但其不经处理的堆存处理势必会造成对环境的污染及资源的浪费。

硫铝酸盐水泥的组成属于另一个物理化学体系，它以C₄A₃$与C₂S矿物为主，相比硅酸盐水泥具有更好的环保效应因为其低的CO₂排放量与能量消耗。硫铝酸盐水泥现今已广泛应用于桥梁工程、海洋工程及市政建设等各个领域。普通硫铝酸盐水泥具有较高的早期强度、快速凝结、低碱度、收缩补偿等众多优点。但由于其需要用到大量高价铝资源作为原料且后期强度相对较弱，人们提出了以少量C₄A₃$与大量C₂S为主要矿物相高硅硫铝酸盐水泥来解决这一缺点。高硅硫铝酸盐水泥工业上通常使用石灰石、天然石膏、铝矾土及黏土作为原料来进行制备。然而，自然矿产资源日益匮乏，为水泥生产敲响了警钟，利用工业废渣替换自然矿物作为原料来生产水泥，即降低了自然资源的消耗也解决了工业固废所带来的环境问题且降低了水泥的生产成本。这在自然资源日益枯竭的当今具有重要意义。磷矿酸不溶渣富含硅资源，非常适合用于替换黏土及少量铝矾土生产高硅硫铝酸盐水泥。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法。该方法中使用磷矿酸不溶渣作为生产原料，实现了资源的合理利用，同时避免磷矿酸不溶渣中有用的硅质成分的浪费与磷矿酸不溶渣因堆存所带来的环境污染问题。

本发明的技术方案：一种利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法，包括有以下步骤：

A.生料制备：将预定比例的磷矿酸不溶渣、铝矾土、天然石膏、石灰石烘干后、研磨至粒径小于200目、混合均匀，得到水泥生料；

B.熟料煅烧：将生料进行煅烧，得到水泥熟料，水泥熟料符合以下氧化物质量百分比要求：CaO占比50％～55％、Al₂O₃占比18％～22％、SO₃占比6％～ 9％、SiO₂占比15～20％、Fe₂O₃占比1％～3％；

C.水泥研磨：将15wt％的天然石膏加入水泥熟料中，研磨至粒径小于200 目，混匀得水泥成品。

前述的利用磷矿酸不溶渣生产高硅硫铝酸盐水泥的方法中，所述步骤A 中，磷矿酸不溶渣化学组成中CaO不计入配料计算。