本技术方案涉及无机材料领域,旨在通过磷石膏制备低硫低钙熟料。该方法涵盖关键步骤:(1)混合磷石膏与硅质原料,(2)添加钙质材料,(3)经过烧成过程,最终得到低硫低钙熟料。
背景技术
磷酸作为一种工业产品在农业、化工、食品和医学等领域发挥着巨大作用,磷酸的供给事关我国的基本民生,但在工业化湿法制备磷酸的过程中会产生大量的工业废弃物,其主要为磷石膏。磷石膏的主要成分为二水硫酸钙,相较于天然石膏和工业石膏,磷石膏含有大量的有机磷、氟化物、二氧化硅、有机物等物质。这些物质一方面使磷石膏自身具有了严重的环境危害性,另一方面使磷石膏中二水石膏的性能受到严重影响,最终导致磷石膏的资源化利用成为一大难题。开发能大规模资源化磷石膏,大规模处置磷石膏刻不容缓。
在建材领域开展磷石膏的资源化利用是可以实现大规模处置磷石膏的可靠路径,目前利用磷石膏制备熟料面临着多种难题。在使用磷石膏制备普通硅酸盐水泥熟料时会产生大量的SO3和SO2,而SO3和SO2会严重影响硅酸三钙(C3S)的生成,最终影响熟料的水化性能,利用磷石膏制备硫铝酸盐水泥熟料则消纳量有限。而目前的技术方案为了避免SO3和SO2对熟料矿相形成的影响多采用了使生料在入窑前完全分解CaSO4的技术方案,这种技术方案往往以提高分解温度实现,势必会使熟料的总体制备能耗提高,从而大幅提高氧化烧成成本,例如专利CN 115108744A设置了双分解炉来完全分解CaSO4,需要对现有设备进行大幅度改造,同时二号氧化炉温度过高会使分解能耗显著提高。而低钙熟料中并不含有C3S,且其通过碳化养护后能获得较高的机械性能,是一种理想的可以大规模消纳磷石膏的环境友好型材料。但这种材料的生产同样面临对磷石膏脱硫率的限制,如果在预分解阶段提高脱硫率则需采用和现有水泥熟料生产相同的技术就会面临高成本和高要求的工艺,而降低分解率则会生成硫硅酸盐矿物降低可碳化组分的含量,最终影响低钙熟料的性能。所以亟需开发一种利用磷石膏制备低硫低钙熟料时能耗低且低硫低钙熟料具有优异机械性能的方法。
实现思路