[发明专利]硅钙渣作为水泥熟料助烧剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及硅钙渣的新用途，尤其涉及硅钙渣作为水泥熟料助烧剂应用于水泥熟料烧制的用途，属于硅钙渣在水泥熟料烧制中的应用领域。

背景技术

作为主要的建筑材料，水泥混凝土在国民经济中占有重要的位置。水泥生产中消耗的煤占全国年产煤量的8.5％以上，生产过程中排放的CO₂、SO₃、NO_X、粉尘等已对环境造成巨大的污染，特别是中国大面积、长时间的雾霾天气，与高能耗燃煤型水泥行业密不可分。高能耗、高污染的水泥生产方式将被淘汰。水泥生产技术革新，开发节能减排、低环境负荷的水泥生产技术，降低水泥生产能耗，已势在必行。

采用在生料中添加矿化剂或助烧剂是提高水泥熟料产量和质量、降低水泥生产热耗的常用方法。这些助烧剂一般为氟化物、硫化物(或硫酸盐)或其复合物，其原理是降低液相形成和熟料烧成温度，促进水泥熟料矿物的形成，但会造成预分解系统结皮、堵塞，也会对设备造成侵蚀、损害。随着预分解窑生产方式逐渐成为主要的水泥生产方式，这种传统的水泥助烧剂已不能适应生产要求。

硅钙渣作为预脱硅碱石灰烧结法粉煤灰提取氧化铝技术产生的副产物，每生产1吨Al₂O₃的同时，伴随产生2.2～2.5吨的主要成分为β-C₂S的硅钙渣，并且其中含有2～3.5％的可溶性碱Na₂O，这就致使其具有很强的污染性，特别是对土壤和地下水的污染极其严重。如何能有效利用硅钙渣成为高铝粉煤灰提铝产业亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是将硅钙渣作为水泥熟料助烧剂应用于水泥熟料的烧制，可节约能耗、提高产量，不仅解决现有水泥生产方式中能耗高、污染高，产率低的问题，而且有效利用硅钙渣，避免污染环境。

本发明所述硅钙渣含有β-C₂S，还含有C₃A、Na₂O或Fe₂O₃中的一种或多种。

优选的，所述硅钙渣为预脱硅碱石灰烧结法粉煤灰提取氧化铝技术产生的副产物。

本发明所述硅钙渣(烘干后)的化学成分，按重量百分比计：SiO₂，15～28％；CaO，40～53％；Al₂O₃，4～9％；Na₂O，2～4.5％；Fe₂O₃，1.5～4％。

所述硅钙渣的矿物成分，按重量百分比计：β-C₂S(Ca₂SiO₄)，45～65％；钙铝榴石(3CaO·Al₂O₃·xSiO₂)，15～20％；方解石(CaCO₃)，10～15％；C₃A(3CaO·Al₂O₃)，5～10％。

由于硅钙渣的主要矿物成分为β-C₂S，而β-C₂S正是水泥熟料中的一种主要成分，也是烧成熟料过程中形成C₃S的必经中间产物。因而，将硅钙渣作为一种水泥熟料助烧剂，可降低水泥熟料的烧成热耗，提高熟料产量，同时还能使硅钙渣得到有效处理，避免造成污染。

硅钙渣作为一种节能、提产的水泥熟料助烧剂，其作用机理为：

(1)硅钙渣中的Na₂O、Fe₂O₃可有效的降低液相出现温度，在相同温度下提高液相量；液相量的增加促使离子迁移速率增加，改善了生料的易烧性，促进了熟料的烧成。

(2)硅钙渣能够起到诱导结晶的作用。由于硅钙渣中含有大量的β-C₂S和C₃A，其作为晶种，显著的降低了β-C₂S和C₃A的晶核形成势能，在液相中诱导生成了大量的β-C₂S和C₃A晶体；β-C₂S的大量出现和液相量的增加可显著提高β-C₂S+CaO→C₃S反应的进行，即C₃S可大量形成。