[发明专利]高铝水泥和白水泥的活化煅烧技术

说明书

本发明涉及高铝水泥和白水泥的煅烧技术，属于特种水泥生产领域。

高铝水泥熟料可用来磨制耐火胶凝材料，特快硬或快硬水泥，低碱度水泥、微膨胀和膨胀水泥、自应力水泥、彩色水泥，还可用来制造净水剂等，随着国民经济的发展，高铝水泥的需要量逐年增加，高铝水泥在煅烧过程中，烧成温度范围窄，容易结大块，易造成窑炉结圈，影响产质量。

白水泥可用于高档建筑工程，需要量也愈来愈大，呈现供不应求趋势，由于白水泥含铁量只有千分之几，烧成时液相少而且粘度大，能耗高，产量也低。

要提高以上两料水泥的产量，必需改进其煅烧方法，降低烧成温度，提高反应速度，目前在水泥工业中广泛使用氟硫矿化剂煅烧硅酸盐水泥，并收到降低烧成温度，提高产质量和降低能耗的良好效果，但对于远离石膏、萤石产地的工厂来说，由于运输成本高，这些矿物得不到及时供应，而且采用这些复合矿物剂对配料均匀性和掺加量的准确性要求很高;如果掺混不均匀和掺量不准确易造成水泥凝结性能不稳定。复化矿化剂技术至今尚未用于高铝水泥生产，也未广泛用于白水泥生产中。

本院90年10月所提出的申请号为90108199X，名称为“添加晶种提高水泥窑煅烧效能的技术”的专利申请，提到在现有的硅酸盐水泥的煅烧工艺中，以水泥熟料或硅酸盐水泥成品作晶种，粉磨后加入生料内，入窑煅烧，能达到提高水泥煅烧效应的作用，但晶种的提法存在局限性，以致在实施中限制了大量具有助熔和矿化作用物质的应用。而且单纯添加本品种的熟料或水泥当作“晶种”，对于液相粘度较大的水泥来说，效果不太好，而且用熟料多，成本高。

本发明的任务是在高铝和白水泥煅烧过程中通过加进少量成本低，来源方便的化学活化性化剂（亦可称为助熔矿化剂），以达到加速烧成反应，降低这两种水泥烧成温度的目的，以增加高铝和白水泥产量，降低能耗。

本发明首次将化学活化这一概念引进到水泥煅烧工艺中，化学活化是指通过掺加少量具有助熔和矿化作用的物质达到加速烧成反应，降低烧成温度的目的，作为化学活化剂的物质，可以是水泥熟料，也可以是工业副产品或岩矿，如将以上几种同时加入，其效果更佳，而且节省了水泥熟料，不同品种的水泥，可采用不同品种的活化剂，根据物理化学上相转变温度随其他成分的掺入而降低的普遍规律，煅烧过程掺加其他成分，可使生料熔点降低，液相早出现，液相的表面张力和粘度较低，有利于反应离子的扩散和迁移，例如，在最基本的C-S-A-F系统中，液相出现温度为1338℃，在含5%MgO的C-S-A-F-M系统中，这一温度为1301℃，在C-S-A-F-M-N系统中为1280℃。此外，烧成熟料中存在着较生料熔点低得多的多种氧化物组成的低共熔微区，因而可降低反应温度，加快反应速度，如高铝水泥烧成过程中，在CA₂和C₁₂A₇颗粒接触面形成CA的活化能为84KCalMOL^-1，石灰石与氧化铝混合物直接形成CA的活化能为89.8KCaLMOL^-1。

由于高铝水泥和白水泥的液相粘度大，仅加入其熟料作为活化剂，效果不显著，如再加入有助熔和矿化作用的废渣或岩矿，能明显达到增产，节能的效果;且因高铝水泥和白水泥熟料成本高，又难磨，如部分或全部用具有活化作用的废渣或岩矿取代，会大大降低加化学活化剂的费用。

煅烧高铝水泥时，加入生料量的2%～7%的化学活化剂，活化剂的组成为高铝水泥熟料，高铝粉煤灰，高铝灰，硅灰石，高铝窑灰，高铝工业废渣，高铝煤矸石，油页岩等，用一种或一种以上配成。以上物质，要求Al₂O₃含量在30%以上。

煅烧白水泥时，加入生料量2%～8%的化学活化剂，活化剂的组成为白水泥熟料，硅灰石，白色矿渣或钢渣，石膏、萤石、玄武岩、辉绿岩等，用一种或一种以上配成，以上物质，要求Fe₂O₃含量低，不影响或少影响白水泥的白度值。

化学活化剂的掺加方法，可以在磨头加入与生料共同粉磨，也可以单独粉磨，然后与生料混合均匀，较难磨的要单独粉磨，然后掺混进去，掺加化学活化剂煅烧技术可用于回转窑或立窑，倒焰窑，隧道窑等窑型。

用掺加化学活化剂燃烧高铝水泥时，配料的碱度系数要偏高些，用在煅烧白水泥时，配料的石灰饱和系数要偏高些。生料细度越细越好，掺加的量要适当，活化效果好的少加，活化效果差的多加、加什么物质，要因地制宜，含元素种类多而熔点又低者，活化效果好，含元素量少而熔点又高者活化效果差。