[发明专利]一种以石油焦脱硫渣为原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于建筑工程材料及其制备技术领域，涉及一种以石油焦脱硫渣为原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法，特别是一种以电厂的石油焦脱硫渣为主要原料制备硫铝酸盐水泥的方法。

背景技术：

硫铝酸盐水泥是一种性能优良、附加值高的无机非金属材料，具有凝结快、强度高、微膨胀、低收缩和良好的抗海水腐蚀能力等特性，所配置的混凝土抗渗性和抗裂性能好，长期强度稳定且耐久性良好。硫铝酸盐水泥的抗冻性能是普通硅酸盐水泥的5倍以上，抗渗透性能是普通硅酸盐水泥的2倍以上。因此，硫铝酸盐水泥是飞机跑道、铁路、港口、路桥、码头、水坝、油井的建设和建筑地下工程及冬季施工不可或缺的功能性材料。硫铝酸盐水泥一般以石灰石、铝矾土和石膏作为主要原料，配制成适当成分的生料，在1200～1380℃烧成，再加入适量石膏共同磨细而成，硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成以硫铝酸钙(3CaO·3A1₂O₃·CaSO₄，C₄A₃S)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂,C₂S)和铁铝酸四钙(4CaO·A1₂O₃·Fe₂O₃，C4AF)为主，相对于硅酸盐水泥熟料(烧成温度通常在1450℃)，硫铝酸盐水泥熟料较低的烧成温度以及低碳排放的特点使得这一水泥系列在今天有更重要的意义。

石油焦是石化炼油行业普遍存在的副产品，根据含硫量的不同，可分为高硫焦(含硫量3％以上)和低硫焦(含硫量3％以下)。随着我国炼油行业加工进口中东等地区高含硫原油数量的增加，国内高硫焦产量增加较快，目前约占石油焦总产量的25％～30％。高硫焦脱硫主要采用的是石灰粉脱硫技术，即将石灰石研磨成粉状后与炼油后的石油焦混合，再喷入电厂流化床锅炉进行燃烧，石灰石高温分解出的CaO与石油焦燃烧生成的SO₂反应形成CaSO₄，从锅炉底部排出的废渣即为石油焦脱硫渣。目前，大量的石油焦脱硫渣只有少部分得到初级的应用，绝大部分进行堆积排放，既破坏环境又占用土地，还直接影响着脱硫工艺的应用和推广。大量测试结果表明，石油焦脱硫渣的主要化学成分为CaO、SO₃，以及少量的SiO₂，其中的含硫矿物可以作为硫铝酸盐水泥熟料中所需硫元素的来源，在生产时可以不使用或者少使用天然石膏，实现硫元素的固化和充分利用。石油焦脱硫渣中的钙元素可作为硫铝酸盐水泥熟料中所需CaO来源，替代部分天然石灰石，另外，石油焦脱硫渣中还有一部分未燃尽的残留碳，在硫铝酸盐水泥熟料的烧成过程中进一步燃烧，可以得到充分利用。因此，寻求一种以石油焦脱硫渣为原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法，对原料进行科学、合理的配比，石油焦脱硫渣完全能够代替天然资源作为硫铝酸盐水泥的原料，再通过合适的烧成温度和时间，制备出性能优良的硫铝酸盐水泥。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对目前石油焦脱硫渣利用率低、对环境影响大的难题，结合硫铝酸盐水泥生产过程中原料来源问题，设计提供一种以石油焦脱硫渣为原料的硫铝酸盐水泥及其制备方法，综合高效利用石油焦脱硫渣作为原料制备硫铝酸盐水泥。

为了实现上述目的，本发明涉及的硫铝酸盐水泥以石油焦脱硫渣、铝矾土、石灰石、粘土为原料，各原料的重量百分比含量为：

本发明制备硫铝酸盐水泥的具体过程为：

(1)、确定熟料矿物组成：确定硫铝酸盐水泥熟料的矿物中硫铝酸钙的重量百分比含量为55％～70％；硅酸二钙的重量百分比含量为5％～30％；铁铝酸钙的重量百分比含量为5％～15％。

(2)、确定原料组成：根据硫铝酸盐水泥熟料的矿物确定原料石油焦脱硫渣、铝矾土、石灰石和粘土的配比，其中石油焦脱硫渣的重量百分比含量为20％～40％；铝矾土的重量百分比含量为20％～40％；石灰石的重量百分比含量为30％～60％；粘土的重量百分比含量为5％～15％；

(3)、球磨、煅烧：将各原料混合后置于球磨机中球磨，球磨结束后置于窑炉中煅烧得到煅烧后的熟料，煅烧温度为1250～1350℃，煅烧时间为30～50分钟；

(4)配制水泥：对煅烧后的熟料进行再次球磨，煅烧后的熟料细度达到200目以下后添加总重量5％～10％的石膏，混合球磨后制成硫铝酸盐水泥。