[发明专利]利用废渣氟石膏和赤泥制备硫铝酸盐特种水泥熟料的方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥制备技术领域，涉及以氟石膏和赤泥为主要原料制备快硬硫铝酸盐特种水泥熟料的方法。

背景技术

氟石膏是以萤石和浓硫酸反应制取氢氟酸后的副产品，每生产1吨氢氟酸约产4吨氟石膏，我国年排放量达数百万吨，是工业副产石膏中除脱硫石膏、磷石膏以外含有石膏资源的第三大工业废渣。氟石膏主要成分是无水硫酸钙(Ⅱ型硫酸钙，也称硬石膏），纯度较高，含量80～95%之间，而且SO₃含量高于天然二水石膏。然而，刚出反应炉新排放的氟石膏中常残留一定数量的硫酸或氟化氢以及少量的氟化钙，PH值在2左右，属于腐蚀性强的有害固体废弃物。由于氟石膏属于无水石膏，水化反应缓慢、不具备早期强度，其利用受到严重制约。相比其它种类工业副产石膏，氟石膏资源化开发技术难度较大，综合利用数量非常有限。目前对氟石膏的处理，大多是经过简单地石灰中和法处理后直接排放，但仍会造成极大的环境污染。要么再经过物理、化学和改性，将其转变为建筑用的二水石膏，作为水泥的复合混合材或激发剂，但处理成本较高。因此，如何根据氟石膏成分特点直接低成本的资源化应用是目前亟待解决的重点和难点。我国《建材工业“十二五”发展规划》、《大宗固体废物综合利用方案》以及《工业和信息化部关于工业副产石膏综合利用的指导意见》等文件明确要求，要进一步加大开发和推广工业副产石膏替代天然石膏资源的技术途径。在各种建筑材料产品中，只有硫铝酸盐特种水泥对石膏资源需求量最大，而且由于是在高温下反应合成熟料，突破了石膏的常温下不同结晶水含量类型对其利用的限制，可更高效的利用石膏中的主要化学成分硫酸钙。另外，氟石膏中微量的氟化钙成分可以作为硫铝酸盐水泥熟料高温合成时性能良好的矿化剂。

中国发明专利申请No.201010205647“一种氟石膏、磷石膏、铜尾矿制备硫铝酸盐水泥熟料的方法”，以及陈金梅在文献《氟石膏生产早强快硬水泥的试验研究》（硕士学位论文）都报道了部分或者全部利用氟石膏作为硫铝酸盐水泥熟料硫质原料的方法，但上述文献都未说明是否为刚出反应炉的新排放氟石膏，而且都未引入其他硫铝酸盐水泥熟料需要铝质、钙质等工业废弃物，总体上工业废弃物利用量较低。

赤泥是生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废渣，每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥0.8~1.5吨。我国是氧化铝生产大国，每年产生的赤泥超过3000万吨，累积堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。赤泥综合利用仍属世界性难题,国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。目前我国赤泥综合利用率仅为4％，主要用于制备建筑用砖、混凝土掺合料、路基固结料等。我国《铝工业十二五发展规划》中明确提出，要加快共性关键技术研发，实现赤泥科学、高效利用，重点发展赤泥生产建材产品等。建材产品在化学成分上与赤泥相近而且消耗量大，但赤泥的高碱性是其大量用于常规硅酸盐水泥产品的最大障碍，必须经过脱碱等处理才能使用，导致成本增高，推广较难。与硅酸盐水泥相比，碱对硫铝酸盐水泥的影响较小。

中国发明专利ZL200610076718.4“一种赤泥制备硫铝酸盐水泥的方法”，公开了赤泥制备硫铝酸盐特种水泥熟料的方法，但是只利用了赤泥，没有更广范围内综合利用其它工业固体废弃物。

硫铝酸盐水泥作为中国四大特种水泥品种(白水泥、低热大坝水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥)之一，具有早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱度、微膨胀和低收缩等优良特点，是飞机跑道、高铁轨板、港口、路桥、码头、水坝、油井、海底的特种工程建设和普通建筑地下工程及冬季施工等领域非常重要的功能材料。硫铝酸盐水泥区别于其他系列水泥的特征在于熟料制备过程中以石膏为原料，熟料中还有大量的硫铝酸钙矿物。目前硫铝酸盐系列特种水泥，它包括低碱度、快硬、高强、膨胀和自应力等几个不同品种。随着我国经济的发展，该系列水泥愈来愈受到市场的重视，30年来已取得了广泛的应用。目前中国硫铝酸盐水泥的年产量为150万吨左右，而且近年市场需求增速迅猛，潜力巨大，被认为是特种水泥之中最有发展前景的品种之一。但硫铝酸盐特种水泥生产过程中需要优质的天然石膏、铝矾土、石灰石、硅石等矿物资源，从而导致其原料成本较高，市场的大规模应用推广受到制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时使用工业固体废渣氟石膏和赤泥直接作为原料，制备快硬硫铝酸盐特种水泥熟料的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：