專利名稱：立窯水泥煅燒節能型添加劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于水泥技術領域，具體的是一種立窯水泥煅燒節能型添加劑。
背景技術：
采用立窯煅燒的方法制造水泥是我國許多水泥生產企業的主要方法，其在立窯中被煅燒的是球團狀原料，這種球團在煅燒過程中，將必然會發生收縮，收縮的結果則導致球團體積縮小、密度增大。這樣，就使球團內部的原料難以吸收熱量，化學反應速度減緩，同時，也使立窯內腔中的原料密度加大，空隙減小，從而熱氣流流動阻力加大、速度減緩，立窯內整體的化學反應速度減緩。其最終結果則是加大了能源消耗。現在也有加入各種添加劑的做法，如加入氟石(螢石)和石膏，前者作為煅燒的熔劑，以促進碳酸鹽的分解、加強堿性氧化物的揮發、促進氧化硅Si-O鍵斷裂、有利于1000℃以下的固相反應；后者則可以提高水泥產品的強度。但是這些方法仍然沒有完全解決球團在煅燒過程中，發生收縮的問題，而且水泥強度的提高并不明顯。當然也就不能解決降低能源消耗的問題。
發明內容
本發明的目的在于克服以上技術之不足，而提供一種既能減少能源消耗，又可以提高水泥產品強度的立窯水泥煅燒節能型添加劑。
本發明的目的是這樣實現的一種立窯水泥煅燒節能型添加劑，包含有CaF2——實物礦產品為氟石(螢石)、H2O、Mg6[Si4O10](OH)8、Y2O3、CeO3、活性硅和有機硅，其特征在于(1)H2O是固態結晶水，其應用的實物礦產品是珍珠巖、蛭石和硅藻土，(2)Mg6[Si4O10](OH)8的應用實物礦產品是蛇紋石，(3)Y2O3、CeO3的應用實物礦產品是稀土，(4)活性硅的應用實物礦產品是蛇紋石和蛭石，(5)有機硅的應用實物礦產品是硅藻土。
這些被實際應用實物礦產品的質量百分比組成分別是氟石(螢石)20～35％、珍珠巖和蛭石10～20％、稀土5～10％、蛇紋石15～30％、硅藻土10～20％。
這些被實際應用實物礦產品的作用分別是氟石(螢石)——如前面所以說；珍珠巖和蛭石提供結晶水，促使被燒球團體積膨脹和疏松；稀土是一種礦物載體，可促使化學反應速度的進行，并形成帶晶格缺陷的礦物微晶。蛇紋石和蛭石主要是提供活性硅，以促進化學反應的進行；硅藻土則主要是提供有機硅，也是促進化學反應的進行。
這樣，就可以防止由被燒球團體收縮而引起的一連串不良影響，從而達到既能減少能源消耗，又可以提高水泥產品強度的目的。
附圖為在立窯水泥煅燒過程中未加入和加入本發明添加劑的被燒球團的變化狀態示意圖。
圖中1.未燒球團，2.未加入本發明添加劑的被燒球團，3.加入本發明添加劑的被燒球團。
具體實施例方式
在附圖中，未燒球團(1)的主要成分是立窯水泥生產中的原料，本發明的添加劑的各種實際應用實物礦產品按照規定的質量百分比經磨碎、混合后與其均勻摻入，并制成球團狀。這些球團將進入立窯內進行高溫煅燒。在球團被煅燒的過程中CaF2——氟石(螢石)的作用是作為煅燒的熔劑，以促進碳酸鹽的分解、加強堿性氧化物的揮發、促進氧化硅Si-O鍵斷裂、有利于1000度以下的固相反應；固態結晶水H2O的作用是利用其高溫時將急劇汽化的特性，使固態礦物體在高溫時體積膨脹，以補償球團被煅燒的過程中的體積縮小和密度增大，同時，也使球團變得多孔而疏松。其結果是保持了球團的體積和密度。這樣，就使球團內部的原料容易吸收熱量、化學反應速度加快；也保持了立窯內腔中的原料密度和空隙，從而熱氣流流動順暢，立窯內整體的化學反應速度也不再減緩。以減少能源消耗。
固態結晶水H2O這一化學物質在本發明的添加劑中被包含在珍珠巖和蛭石這兩種礦物中珍珠巖的化學組成比較復雜，但是其含有的結晶水在800～1100℃高溫時將急劇汽化并形成球狀珍珠巖膨脹體；蛭石中的主要化學物質是(Mg，Fe，Al)3[(Si2Al)4O10(OH)2]，4H2O，其中的(OH)是晶格間水，H2O則是結晶水，它們都能在高溫時將急劇汽化并在礦物中形成空隙的能力。
稀土中的主要化學物質作用是Y2O3、CeO3它們能對化學反應起催化及礦化的作用，并能很好地固熔于水泥熟料礦物中，起到穩定C2S(阿利特)和C3S(貝利特)的作用。同時，由于這些元素的引入及固熔，將形成大量帶有晶格缺陷的礦物微晶，從而有效地增加了C2S(阿利特)和C3S(貝利特)的活性，有利于水泥產品早期強度的發揮；活性硅的作用是提高硅酸鹽在高溫條件下化學反應的速度。
活性硅這一化學物質在本發明的添加劑中被包含在蛭石和蛇紋石這兩種礦物中蛭石的主要化學物質中的Si就是一種活性硅；蛇紋石中的主要化學物質是Mg6[Si4O10](OH)8其中的Si也是一種活性硅。
有機硅也是一種活性硅，但是它比上面所說無機礦物中含有的活性硅更具有活性，其作用是進一步提高硅酸鹽在高溫條件下化學反應的速度。
有機硅這一化學物質在本發明的添加劑中被包含在硅藻土礦物中。硅藻土是由古代硅藻的遺骸演變而得，在結構和成分上與其他無機礦物中含有硅不同，是一種有機成因的無定形蛋白石礦物，所以通常又稱之為硅藻質氧化硅。在加熱化學反應時的CaO存在的堿性環境中非常易熔，這樣就有利于最初C2S(阿利特)和C3S(貝利特)核心微粒質點的形成。
需要說明的是由于本發明的添加劑與水泥生料同時加入，同時在立窯中進行高溫煅燒，這種多種礦物之間的物理作用(如混合、固熔、晶體的變化和生長、晶格的變化與互相交錯等)和化學反應是非常復雜的，以上所敘述的原理并不能完全解釋它們之間的這種變化，而且有一些已經非常明顯的變化和作用直到目前也沒有一個明確的理論可以予以解釋。例如蛇紋石在高溫下與石灰石作用，將能產生可燃性氣體，有明顯的節能效果，但是這種特殊現象僅僅是在實踐中得到證實，其物理化學機理尚不清楚。
使用方法及效果每噸水泥生料摻入本發明的添加劑0.5～0.8％(質量百分比)以取代其他礦化劑和晶種，能較好地改善生料的易燒性、降低燒成溫度、大幅度地提高立窯臺時產量、能耗顯著下降、熟料的易磨性得到改善、氟化物、硫化物等有害酸性氣體的排放量大幅度減少。主要經濟技術指標為噸水泥生料節煤10％、噸水泥節電5kWh、立窯臺時產量提高15％、熟料強度提高2～5MPa。
權利要求
1.一種立窯水泥煅燒節能型添加劑，包含有CaF2——實物礦產品為氟石(螢石)、H2O、Mg6[Si4O10](OH)8、Y2O3、CeO3、活性硅和有機硅，其特征在于a、H2O是固態結晶水，其應用的實物礦產品是珍珠巖、蛭石和硅藻土，b、Mg6[Si4O10](OH)8的應用實物礦產品是蛇紋石，c、Y2O3、CeO3的應用實物礦產品是稀土，d、活性硅的應用實物礦產品是蛇紋石和蛭石，e、有機硅的應用實物礦產品是硅藻土。
2.根據權利要求1所以述的添加劑，其特征在于所說的氟石(螢石)在其中所占的質量百分比為20～35％。
3.根據權利要求1所以述的添加劑，其特征在于所說的珍珠巖和蛭石在其中所占的質量百分比為10～20％。
4.根據權利要求1所以述的添加劑，其特征在于所說的稀土在其中所占的質量百分比為5～10％。
5.根據權利要求1所以述的添加劑，其特征在于所說的蛇紋石在其中所占的質量百分比為15～30％。
6.根據權利要求1所以述的添加劑，其特征在于所說的硅藻土在其中所占的質量百分比為10～20％。
全文摘要
一種立窯水泥煅燒節能型添加劑，包含有CaF
文檔編號C04B7/00GK1493542SQ0214831
公開日2004年5月5日 申請日期2002年10月31日 優先權日2002年10月31日
發明者肖學黨 申請人:肖學黨