一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备及应用方法与流程

本发明涉及低碳水泥熟料生产，具体涉及一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备及应用方法。

背景技术：

1、水泥生产协同处置是大宗固废消纳的重要途径，钛石膏目前资源化利用率很低，部分品位较好的钛石膏可以直接用作水泥缓凝剂。但是，由于大部分钛石膏存在杂质过多、含水量高等问题，会导致水泥强度显著下降，因此无法直接用于水泥缓凝剂。现有浮选、水洗等技术可以将提高钛石膏品位，但钛石膏用作水泥缓凝剂时掺量最大仅为水泥的5％，消纳量有限。而钛石膏中的硫含量过高，也无法作为替代原材料大量用于熟料生产。

2、水泥行业碳排放占全国碳排放约13％，仅次于煤电，而且水泥行业碳排放的60％来自于工艺过程中原材料高温煅烧分解产生的二氧化碳，此部分碳排放减排难度较大，需对原材料、工艺进行调整。高铁相低碳水泥是一种新型低碳硅酸盐水泥，具有高抗侵蚀、流动度好、耐磨等优势，由于钙含量较低、烧成温度低，可以同时降低原材料和烧成过程中的碳排放，还能降低生产成本。但高铁相水泥以往通常用作特种水泥，当以低碳水泥用作通用硅酸盐水泥时，存在强度不足的问题，尤其是早期强度偏低，会影响工程施工进度。因此，需要一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备及应用方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备及应用方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，包括以下步骤：

4、s1：将钛石膏加入水中，并添加一定的氨水、磷石膏和晶型控制剂；

5、s2：对s1中的物料进行搅拌和超声震荡，同时通入水泥窑尾气；

6、s3：持续反应一段时间后，对s2中的液体进行过滤；

7、s4：过滤后的液体通过结晶得到硫酸铵产品，过滤得到的固体为矿化产物，即为低碳水泥熟料专用矿化剂。

8、优选的，所述钛石膏组份包括重量份为1-5％ tio2、5-10％ fe2o3、30-50％cao和30-40％ so3。

9、优选的，所述低碳水泥熟料专用矿化剂组份包括重量份为1-8％ tio2、5-12％fe2o3、40-53％ cao和0.5-10％ so3，烧失量为30-44％。

10、优选的，所述低碳水泥熟料专用矿化剂颗粒的比表面积为0.5-5m2/g。

11、优选的，所述晶型控制剂包括甲醇、乙醇、丙三醇、乙醇胺、聚乙二醇、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、磷酸钠中的一种或多种，所述s2中的液体温度通过循环冷却装置控制在15-30℃。

12、一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂的应用方法，具体步骤为：低碳水泥熟料专用矿化剂在经过水泥窑尾气余热干燥之后，以一定比例加入生料之中，低碳水泥熟料专用矿化剂与生料共同粉磨、均化之后，经过高温煅烧，得到低碳水泥熟料。

13、优选的，所述生料由石灰石、黏土、铝硅质校正材料组成，所述低碳水泥熟料专用矿化剂的掺量为重量份2-35％。

14、优选的，所述高温煅烧的具体步骤为：由室温升温至800-1000℃并保持10-90min，再升温至1200℃～1350℃，保温10-90min。

15、优选的，所述低碳水泥熟料组份包括重量份为50-64％ cao、18-25％ sio2、2-6％al2o3、5-10％ fe2o3，其中c4af矿物的含量为16-25％。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1、本发明将水泥厂目前存在的多项问题进行整合，通过利用水泥窑尾气对钛石膏进行矿化改性，得到高铁相低碳水泥熟料专用矿化剂，并利用该专用矿化剂生产低碳水泥熟料，矿化钛石膏主要成分是碳酸钙，含硫量很低，可以大量用于水泥熟料生产，有利于大规模消纳钛石膏固废，且生产的水泥熟料为高铁相低碳熟料，此类低碳水泥具有碳排放低、抗侵蚀能力强、流动性好的特点。

18、2、本发明中矿化钛石膏中的二氧化钛可以起到铁相矿物矿化剂的作用，更加适用于高铁相低碳水泥，钛元素主要固溶于铁相中，由于替代铁离子，可以提高铁相的铝铁比，从而增加铁相矿物的活性，提高水化速度，有助于解决高铁相低碳水泥早期强度不足的问题。

19、3、本发明中钛元素会被少量固溶于c2s中，将c2s保持在高活性晶体结构(α-c2s)，可以在水泥强度不变的情况下提高高铁相低碳熟料中c2s矿物含量，从而进一步降低碳排放，矿化钛石膏中微量的铜、锌等杂质元素也可以固溶于熟料矿物中，提升熟料矿物活性，此外，加入的磷石膏本身是酸性，除了可以调节ph,磷元素也具有一定的矿化剂效果。

20、4、本发明中矿化钛石膏颗粒尺寸很小，而且碳酸钙主要以介稳的球霰石晶型存在，可以在熟料煅烧过程中在较低的温度开始迅速分解，并产生氧化钙微晶，细小的氧化钙微晶有助于固相反应生成大量细小的c2s晶体，也有助于后续液相反应中c3s矿物的成核，因此可以提高熟料矿物中的c3s含量，并通过控制保温时间来控制c3s的晶体尺寸，有助于解决高铁相低碳水泥早期强度不足的问题。

技术特征：

1.一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，其特征在于，所述钛石膏组份包括重量份为1-5％tio2、5-10％fe2o3、30-50％cao和30-40％so3。

3.根据权利要求1所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，其特征在于，所述低碳水泥熟料专用矿化剂组份包括重量份为1-8％tio2、5-12％fe2o3、40-53％cao和0.5-10％so3，烧失量为30-44％。

4.根据权利要求1所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，其特征在于，所述低碳水泥熟料专用矿化剂颗粒的比表面积为0.5-5m2/g。

5.根据权利要求1所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备方法，其特征在于，所述晶型控制剂包括甲醇、乙醇、丙三醇、乙醇胺、聚乙二醇、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、磷酸钠中的一种或多种，所述s2中的液体温度通过循环冷却装置控制在15-30℃。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的固废基低碳水泥熟料专用矿化剂的应用方法，其特征在于，具体步骤为：低碳水泥熟料专用矿化剂在经过水泥窑尾气余热干燥之后，以一定比例加入生料之中，低碳水泥熟料专用矿化剂与生料共同粉磨、均化之后，经过高温煅烧，得到低碳水泥熟料。

7.根据权利要求6所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂的应用方法，其特征在于，所述生料由石灰石、黏土、铝硅质校正材料组成，所述低碳水泥熟料专用矿化剂的掺量为重量份2-35％。

8.根据权利要求6所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂的应用方法，其特征在于，所述高温煅烧的具体步骤为：由室温升温至800-1000℃并保持10-90min，再升温至1200℃～1350℃，保温10-90min。

9.根据权利要求6所述的一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂的应用方法，其特征在于，所述低碳水泥熟料组份包括重量份为50-64％cao、18-25％sio2、2-6％al2o3、5-10％fe2o3，其中c4af矿物的含量为16-25％。

技术总结本发明公开了一种固废基低碳水泥熟料专用矿化剂制备及应用方法，涉及低碳水泥熟料生产技术领域，包括以下步骤：S1：将钛石膏加入水中，并添加一定的氨水、磷石膏和晶型控制剂；S2：对S1中的物料进行搅拌和超声震荡，同时通入水泥窑尾气；S3：持续反应一段时间后，对S2中的液体进行过滤；本发明将水泥厂目前存在的多项问题进行整合，通过利用水泥窑尾气对钛石膏进行矿化改性，得到高铁相低碳水泥熟料专用矿化剂，并利用该专用矿化剂生产低碳水泥熟料，矿化钛石膏主要成分是碳酸钙，含硫量很低，可以大量用于水泥熟料生产，有利于大规模消纳钛石膏固废，且生产的水泥熟料为高铁相低碳熟料，此类低碳水泥具有碳排放低、抗侵蚀能力强、流动性好的特点。技术研发人员：刘致远,徐晓亮,马明,吴启一,蒋贺受保护的技术使用者：三碳（安徽）科技研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1