基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂制造技术

本发明专利技术涉及一种基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，包括以下组分，按重量份数计为：磷石膏100份，协同窑旁路窑灰提盐渣2

【技术实现步骤摘要】
基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂


[0001]本专利技术涉及固废资源化利用
，更具体地说，涉及一种基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂。

技术介绍

[0002]水泥回转窑在连续生产水泥熟料过程中，窑系统内的氯、碱会不断富集，腐蚀回转窑、预热器和收尘器，并造成结皮堵塞，危害很大。通过设置旁路放风排出富氯、碱烟气，是降低窑系统内氯、碱含量，维持窑系统正常运行的有效手段。旁路窑灰是旁路放风烟气经收尘产生的固态粉体。一般地，普通窑系统的旁路窑灰的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、Cl
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和K2O，其中Cl
‑
含量0
‑
3％、K2O含量3
‑
5％、CaO含量约45
‑
55％。对于这类传统窑灰，利用其高钙的特点，有用以改性磷石膏，制备水泥缓凝剂的实践(见CN102531441A、CN104310836A、CN105314911A)。利用窑灰制备磷石膏缓凝剂的主要机理是：窑灰中的CaO与磷石膏中的可溶性磷、氟反应形成磷酸钙和氟化钙沉淀，降低磷石膏中的可溶性磷、氟含量，使磷石膏用作水泥缓凝剂的凝结时间显著缩短。窑灰改性磷石膏的改性工艺简单，仅需要进行拌匀、陈放即可。并且，该方案协同使用窑灰和磷石膏两种固废，充分利用两种工业废物之间的化学反应特性，最终获得高附加值的改性磷石膏缓凝剂产品，经济和环境效益显著。但利用窑灰改性磷石膏依然存在两大技术障碍：1)窑灰中含有大量死烧的游离氧化钙，这些氧化钙的水化反应慢，因而用于磷石膏改性制备水泥缓凝剂，这些游离氧化钙进入水泥中，可能造成水泥安定性问题；2)窑灰中氯离子含量高，用以改性磷石膏作为水泥缓凝剂，易造成水泥氯含量超标。
[0003]随着城市和水泥工业的发展，水泥回转窑在处置城市生活垃圾中扮演着越来越重要的角色。城市生活垃圾作为替代燃料进入协同处置生活垃圾回转窑(简称“协同窑”)，会造成窑系统氯、碱含量相较普通回转窑系统增加更为显著。据统计，协同窑旁路窑灰中Cl
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含量8
‑
25％、CaO含量25
‑
40％、K2O含量5
‑
20％。可知，协同窑旁路窑灰氯离子含量远高于普通旁路窑灰，钙含量明显低于普通旁路窑会。与普通旁路窑灰类似，协同窑旁路窑灰中含有大量的死烧游离钙。
[0004]现有的利用协同窑旁路窑灰直接改性磷石膏制备水泥缓凝剂存在以下问题：1)协同旁路窑灰氯离子含量过高，容易造成水泥氯离子含量超标；2)窑灰含有较多的死烧游离氧化钙，水化慢，可能造成水泥安定性不良；3)协同窑旁路窑灰中用于改性磷石膏的有效成分CaO过低，影响改性效果。现有的以生石灰、熟石灰、电石渣为改性剂存在如下问题：虽然加入以上材料可以一定程度上缩短凝结时间，但其用作水泥缓凝剂时，水泥凝结时间相较以天然石膏为缓凝剂的水泥，凝结时间依然过长，在冬季无法完全替代天然石膏使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，规避了原状窑灰直接使用带来的诸多问题。并辅以可溶性钠钾盐，在磨
制水泥时，钠、钾盐晶体被磨细至极高细度，在水泥遇水时以极快的速率溶解，迅速提升体系碱度，促进熟料水化，进一步缩短改性磷石膏制备的水泥缓凝剂的凝结时间和提升水泥强度。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于协同窑旁路窑灰提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，各组分及其干基所占重量份数包括：磷石膏100份，窑灰提盐渣2
‑
10份，可溶性钠盐或钾盐0
‑
7份。
[0007]上述方案中，所述磷石膏为磷化工企业生产外排固废，其中，干基二水石膏的含量为80％以上，平均粒径小于50微米，湿基含水率低于25％，干基可溶性磷(以P2O5计)小于0.5％，干基可溶性氟(以F
‑
计)小于0.3％；
[0008]上述方案中，所述旁路窑灰提盐渣为窑灰经水洗提盐后产生的废渣，其干基化学组成中CaO含量大于55％，干基氯离子含量小于1.0％，干基游离氧化钙含量0％，湿基含水率小于40％；
[0009]上述方案中，所述钠盐和钾盐为可溶性钠盐和钾盐，纯度大于90％。所述钠、钾盐的阴离子可以是硫酸根、亚硫酸根、硝酸根、亚硝酸根、碳酸根、碳酸氢根等，但不包括含有氯元素和磷元素的阴离子。以上阴离子在Ca(OH)2充足的情况下，可与窑灰提盐渣中的水化铝酸钙(4CaO
·
Al2O3·
13H2O)反应，形成3CaO
·
CaX
·
Al2O3·
nH2O，并释放OH
‑
(见式1)。这种效应可提升改性磷石膏碱度，进一步缩短以改性磷石膏为缓凝剂的水泥的凝结时间。
[0010]4CaO
·
Al2O3·
13H2O+X2‑
+Ca(OH)2→
3CaO
·
CaX
·
Al2O3·
nH2O+2OH
‑
+(14
‑
n)H2O
ꢀꢀꢀ
(1)
[0011]上述方案中，所述可溶性钠盐或钾盐的使用需根据当地气候环境。在气温较高的季节，改性磷石膏时可不使用钠盐和钾盐；在寒冷的季节，为了进一步降低水泥的凝结时间以便顺利施工，可根据实际情况在磷石膏改性过程中掺入一定量的钠盐或钾盐。
[0012]本专利技术还提供了一种所述的基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]1)原料的称取；各原料及其干基所占重量份数包括：磷石膏100份，旁路窑灰提盐渣2
‑
10份，可溶性钠盐或钾盐0
‑
7份；
[0014]2)称取的磷石膏、窑灰提盐渣与钠钾盐混合均匀；
[0015]3)混合好的粉料直接陈化或压制成块体后陈化7d以上，即得所述水泥缓凝剂。
[0016]上述方案中，所述步骤3)中的陈化条件为非阳光直射环境。
[0017]本申请人申请了一种水泥窑灰/飞灰的水洗提盐处置系统(CN 113233798 A)，该方法通过多级水洗搅拌，滤液处理及多效蒸发提盐装置，最终获得氯化钾晶体和含水30％
‑
40％的提盐渣滤饼(简称“提盐渣”)，目前，提盐渣被当做一种废弃物处理。提盐渣干基的化学组成为55％
‑
60％CaO、0.5％
‑
2.0％K2O、Cl
‑0‑
1.0％，CaO含量相较水洗前显著提升，Cl
‑
和K2O含量相较水洗前显著下降。旁路窑灰提盐渣主要矿物为Ca(OH)2，约占60％
‑
70％，其它组分为AFm相及C
‑
S
‑
H凝胶，不含游离氧化钙。相较原状协同窑旁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于，包括以下组分，按重量份数计为：磷石膏100份，协同窑旁路窑灰提盐渣2
‑
10份，可溶性钠盐或钾盐0
‑
7份。2.根据权利要求1所述的基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于，所述磷石膏为磷化工企业生产外排固废，其中，干基二水石膏的含量为80％以上，平均粒径小于50微米，湿基含水率低于25％，干基可溶性磷小于0.5％，干基可溶性氟小于0.3％；干基石英含量低于15％。3.根据权利要求1所述的基于协同窑旁路窑灰水洗提盐渣改性磷石膏的水泥缓凝剂，其特征在于，所述协同窑旁路窑灰提盐渣为窑灰经水洗提盐后产生的滤渣，其干基化学组成中CaO含量大于55％，干基氯离子含量小于1.0％，干基游离氧化钙含量0％，湿基含水率小于40％；干基SiO2含量低于30％，Al2O3含量低于10％。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，王加军，王云摇，郑赟昊，余松柏，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：