一種利用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法

一種利用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法
【專利摘要】本發明公開一種利用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法。（1）赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成質量百分比為：C3.75B0.25A35%~8%、C2S15%~19%、C3S40%~60%、C4AF10%~20%和C3A4%~8%；（2）根據阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成，各原料的質量百分比為：赤泥6%~10%、鋇泥0.3%~0.5%、石灰石65%~75%、鋁礬土0.3%~1%、粘土15%~25%、石膏3%~5%和螢石0.4%~1.5%，其中螢石作為礦化劑；（3）原料破碎均化，烘干，粉磨，混均；煅燒，冷卻；（4）加總質量5~12%的石膏或二水石膏粉粉磨至比表面積為350~450m2/kg。本發明燒成溫度低，早期強度高，后期強度穩定，成本低廉，為赤泥的綜合利用提供一種有效利用途徑。
【專利說明】-種利用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于綠色建材的技術研究領域，涉及以氧化鋁工業產生的廢棄物赤泥為原 料制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥。

【背景技術】
[0002] 赤泥是生產氧化鋁過程中排出的強堿性工業廢棄物，（PH 10?12. 5)，含水率較 高，我國生產氧化鋁產生的赤泥主要分為三種：拜耳法、聯合法和燒結法赤泥等，聯合法和 燒結法主要成份大致相同，其中不僅有生產水泥所需的^厶仏、/--, 講P &母氧化物成 分，而含有一定量的· &母等活性礦物組分，拜耳法赤泥中不存在等活 性礦物組分，赤泥堿性高等特點，造成了堆存的土壤堿性化，污染水源，治理費用大等弊 端，赤泥對人類生存環境造成破壞和造成經濟資源嚴重的浪費，使赤泥綜合利用成為世界 性的難題，綜合我國每年的赤泥的排放量高達600萬t，隨著氧化鋁行業的發展和鋁土礦品 位的降低，赤泥的排放量呈現上升的趨勢，因此，赤泥的綜合利用是擺在氧化鋁行業亟需解 決的重大課題之一，赤泥中堿含量太高，不能直接作為生產硅酸鹽水泥的原料，將硫鋁酸 鋇鈣（CBA及）礦物相引入到硅酸鹽水泥體系中，提高硅酸鹽水泥的抗堿性侵蝕性，形成 阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥體系，阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥熟料主要存在五種礦物：C (4_x) BxA3 ^、C3S、C2S、C3A和C4AF,其中硅酸三鈣（C 3S)的含量比重大，其燒成溫度在1450°C左 右，而其它礦物相生成溫度均在1300°C左右，所以需要引入礦化劑使水泥體系各礦物相良 好形成及共存，赤泥中Fe2O3可作為良好的礦化劑，改善生料的易燒性，降低燒成溫度，且赤 泥中微量元素 MgO堿（Na20和K20)，Ti0i2均能促進硅酸三鈣（C3S)與其它礦物相良好形 成及共存，熟料主要礦物相形成良好見【專利附圖】

【附圖說明】，所以，利用赤泥作為原料生產阿利特-硫 鋁酸鋇鈣水泥，為赤泥的綜合利用提供一種有效利用途徑。
[0003] 目前為止，還沒有直接利用赤泥作為原料生產阿利特-硫鋁酸鋇水泥的專利報 道，程新申請的專利（公開的專利號：CN1513786)中介紹了一種制備硫鋁酸鋇鈣礦物與阿 利特礦物復合的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法，其中礦物組成設計為C(4_X)BXA 3 & :3? 38%，C3S :30?60%，C2S : 15?40%，C3A :3?20%，C4AF :3?20%，這種水泥在硅酸鹽水泥引 入硫鋁酸鋇鈣礦物，比例為3?38%，主要原料為重晶石等，比傳統的硅酸鹽水泥造價成本 高，適用于特殊工程，如：搶修搶建工程、預制構件、GRC制品、低溫施工工程、抗海水腐蝕工 程等，不適用于工業化生產。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是提供一種將赤泥作為原料制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法， 以針對鋁行業的工業廢渣赤泥利用開辟途徑和進一步降低生產阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥 的生產成本，實現成本低廉的綠色生態低能耗的水泥工業化生產。
[0005] 具體步驟為： (I)水泥熟料主要由C3.75Βα25A3 & ~C2S~C3S ~C4AF~C3A五元的礦物相體系組成，其中硫 鋁酸鋇鈣的分子式為：（3-X) CaO · XBaO · 3 Al2O3 · CaSO4 (X=O. 25~3)，由于赤泥中的化學成 分復雜，固溶進礦物相的雜質元素比重大，過多的Ba元素的摻入，達到礦物相固溶的極 限，使各礦物相活性降低，影響阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥體系物理化學反應過程，從經濟 角度考慮，隨Ba元素摻入量增加，生產該種水泥的造價成本增高，優選硫鋁酸鋇鈣礦物 分子式為C3.75Ba25A 3g。本發明用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成質量百分 比為：C3.75B0.25A 3 沒 5%~8%、C2S 15%~19%、C3S 40%~60%、C4AF 10%~20% 和 C3A 4%~8%。
[0006] (2)根據步驟（1)的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成，采用Excel自帶的 數學計算軟件mathematica5.0,求解非齊次線性方程組，完成赤泥、鋇泥、石灰石、錯 礬土、粘土、石膏、和螢石摻入量的計算過程，各原料的質量百分比為：赤泥6[10%、鋇泥 0· 3%~0· 5%、石灰石 65%~75%、鋁礬土 0· 3%~1%、粘土 15%~25%、石膏 3%~5% 和螢石 0· 4%~1· 5%， 原料的質量百分比之和為100%，其中螢石作為礦化劑。
[0007] (3)將步驟（2)計算得出的各原料破碎均化，烘干至含水率小于1%，球磨機粉磨過 200目篩篩余小于5%，混均；然后制成060mm xlOmm的圓餅，在煅燒溫度為1270°C~1380°C 下條件燒結1~2小時，冷卻方式采用急冷方式。
[0008] (4)將步驟（3)中所得料破碎，粒徑控制在加所得料總質量5~12%的石 膏或二水石膏粉粉磨至過200目篩篩余5%至比表面積為350~450m 2/kg，即制成阿利特-硫 鋁酸鋇鈣水泥。
[0009] (5)按照GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢測方法》進行制樣，分別將水泥成型 養護至ld、3d、及28d不同齡期，利用抗折抗壓測試機測水泥的強度。
[0010] 市場分析：本發明的水泥是一種早期強度更高，后期強度增進率穩定的成本更低 廉的水泥品種，與普通的硫鋁酸鹽相比，這種水泥不僅早期強度高，且因生料中所含氧化 鋁比重少，完全可以利用含鋁廢渣（廢渣赤泥）或者高鋁粘土代替，避免因我國鋁礬土資 源緊缺而造成生產成本高的缺點。
[0011] 本發明與傳統的硅酸鹽水泥相比，其主要的優缺點分為三點：（1)因硫鋁酸鋇鈣 (Q75Ba25A 3及）的引入，增加了生產硅酸鹽水泥的成本；（2)鋇泥中的Ba元素和赤泥中的 Fe2O3，可作為水泥的良好礦化劑，改善生料的易燒性，降低燒成溫度，溫度控制在1300°C左 右，改善水泥行業高污染高能耗的弊端，節省了生產了水泥的成本。（3)利用廢渣赤泥作為 生產水泥的鐵質原料和部份的鋁質原料，進一步節省了生產水泥的成本。解決因硫鋁酸鋇 鈣（C 3.75Βα25Α3&)引入而導致的生產成本升高的缺點，應控制硫鋁酸鋇鈣摻入量，因此，設 計硫鋁酸鋇鈣優選分子式為C3.75Ba25A 在水泥中礦物相組成比率控制為5%?8%，鋇泥 在原料中所占的比例為〇. 3%?0. 5%左右，從而使這種水泥具有市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明實施例赤泥的XRD分析圖。
[0013] 圖2本發明實施例3水泥熟料的XRD分析圖。

【具體實施方式】
[0014] 實施例： 取自廣西平果鋁業公司的赤泥以及廣西象州聯壯化工的鋇泥與柳州魚峰水泥有限公 司提供的石灰石、鋁礬土、粘土、石膏進行水泥生產實驗.各原料的化學成分如下表1所示。
[0015] 表1 :原料的化學成分/%

【權利要求】
1. 一種利用赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥的方法，其特征在于具體步驟為： (1) 赤泥制備阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成質量百分比為：Q75Ba25A3 & 5%~8%、C2S 15°/〇~19%、C3S 40°/〇~60%、C4AF 10%~20% 和 C3A 4%~8%; (2) 根據步驟（1)的阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥礦物相組成，采用Excel自帶的數學計算 軟件mathematica5. 0，求解非齊次線性方程組，完成赤泥、鋇泥、石灰石、錯研^土、粘土、石 骨、和螢石摻入量的計算過程，各原料的質量百分比為：赤泥6%~10%、鋇泥0. 3%~0. 5%、石灰 石65%~75%、鋁礬土 0. 3%~1%、粘土 15%~25%、石膏3%~5%和螢石0. 4%~1. 5%，原料的質量百分 比之和為100%，其中螢石作為礦化劑； (3) 將步驟（2)各原料破碎均化，烘干至含水率小于1%，球磨機粉磨過200目篩篩余小 于5%，混均；然后制成060mm xlOmm的圓餅，在煅燒溫度為1270°C~1380°C下條件燒結1~2 小時，冷卻方式米用急冷方式； (4) 將步驟（3)中所得料破碎，粒徑控制在加總質量5~12%的石膏或二水石 膏粉粉磨至過200目篩篩余5%至比表面積為350~450m2/kg，即制成阿利特-硫鋁酸鋇鈣水 泥。
【文檔編號】C04B7/14GK104496232SQ201410831172
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】陳平, 趙艷榮, 侯國龍, 楊珊珊, 劉榮進, 韋家嶄, 周睿哲 申請人:桂林理工大學