钡铜水泥煅烧复合矿化剂 (一)所属技术领域
本发明涉及一种硅酸盐水泥生产中的矿化剂，特别涉及一种以钡为主要组分，铜为微量辅助组分的水泥煅烧复合矿化剂。
(二)背景技术
目前，水泥制造企多采用传统的氟硫复合矿化剂，主要组成为萤石和石膏，取得了一定效果。然而，这种矿化剂存在着突出的问题，主要表现为：高品位萤石矿藏在我国的储量低，矿点分布少，因此价格较高，造成水泥制造成本提高；萤石中的氟离子在水泥熟料高温煅烧条件下挥发，既造成了大气层严重污染，更由于其强烈的腐蚀作用，加快了窑炉内衬耐火材料与窑系统设备及排气管道的腐蚀，降低了其使用寿命，增加了设备维修量，影响了正常生产过程；另外，当萤石矿化剂使用不当时，容易造成水泥凝结时间异常，影响水泥质量。
由于水泥强度检验方法的变革，使水泥实际测试强度降低，特别是立窑水泥强度约降低了一个等级。因此，提高水泥强度依然是水泥企业目前迫切需要解决的问题。同时，依靠先进的科学技术，提升传统产业产品的产质量与生产技术水平，并达到节约资源、节约能源、降低成本与保护环境的目的，是企业生存和发展的根本途径。
近年来，有的水泥制造企业采用单一的含钡组分作为矿化剂，也取得了一定效果，但钡组分仅具有活化熟料矿物晶格作用，对提高熟料强度有一定作用，但不能使生料易烧性得到改善，对降低烧成温度、降低能耗没有明显作用，也不能提高窑炉台时产量。鉴于此，通过复合技术，进一步提升单一钡组分矿化剂的作用效果是十分必要的。
(三)发明内容
本发明为了克服以上不足，提供了一种以含钡组分为主，以微量的铜为辅助组分的钡铜水泥煅烧复合矿化剂，采用该矿化剂生产硅酸盐水泥，可以改善生料易烧性、提高水泥强度、降低成本、节约资源与能源并具有降低环境污染等显著特点。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种钡铜水泥煅烧复合矿化剂，是由钡渣与铜渣为主要原料制成，钡渣与铜渣的重量百分比为：
钡渣：50-80％
铜渣：20-50％。
上述的复合矿化剂，其在水泥生料中掺入的重量百分比为1～4％。
所述的钡渣为制造碳酸钡(BaCO3)过程排放的工业废渣，要求BaO含量大于25％。所述的铜矿渣为铜冶炼过程产生地工业废渣，其中CuO含量大于0.5％，Fe2O3含量大于30％。
本发明是利用工业废渣----钡渣与铜渣为主要原料，经过科学的处理与优化配制，制造低成本钡铜复合型水泥煅烧矿化剂(又称熟料活化剂)。该矿化剂可降低水泥熟料煅烧过程中液相出现的温度，增加液相的数量，改善生料易烧性，加快原料颗粒固相反应速度，缩短熟料烧成时间，因而，可达到降低水泥烧成温度、节约能源的目的；同时，熟料烧成时间的缩短，还可以有效提高单机窑炉的台时产量，提高劳动生产率；与普通氟硫矿化剂的作用机理不同，钡铜复合矿化剂是利用钡铜等特殊组分，在熟料高温反应过程中，固溶到水泥熟料矿物内部，使水泥熟料矿物晶格变形，特别是可以造成水化活性较低的C2S矿物的晶格发生畸变，提高熟料矿物的水化反应活性，促进水化硬化速度，达到缩短水泥凝结时间、提高早期强度、全面改善水泥质量的目的。另外，钡铜复合矿化剂还兼有助熔与矿化作用，可以大量减少或取代目前使用的熟料煅烧矿化剂(主要是高品位石膏与萤石)，因而可以节约高品位萤石和石膏资源，减轻萤石矿化剂中的氟离子造成的环境污染与设备腐蚀。再者，该复合型矿化剂主要由工业废渣与工业副产品加工制成，既消除了废渣污染，改善了生态环境，节约了堆存用地，也可实现废弃物的资源化，变废为宝。同时，与单一钡组分矿化剂的作用机理也不同，钡组分矿化剂不能改善水泥生料易烧性，熟料煅烧仍需要较高的烧成温度，不能节约能源，而且，窑炉台时产量的提高也受到限制。而与铜矿渣复合后，既保持了钡组分活化熟料矿物，提高熟料强度的作用，而且其中微量的铜组分可以降低液相出现的温度，同时铜矿渣中还含有一定量的含铁低熔点矿物，既有利于降低液相出现的温度，也可增液相量，因而使生料易烧性得到了明显改善，进而可以降低烧成温度，节约能源，又能够改善熟料质量，并显著提高窑炉台时产量。另外，钡铜复合矿化剂的价格低廉，可以降低水泥制造成本。因而，本技术的实施，将会产生良好的经济、社会与环境效益。
本发明是将钡渣与铜渣进行复合，既利用了钡渣中钡组分的矿物活化作用和其中所含有的硫组分的矿化作用，又利用了铜渣的低温共熔特性以及所含有的微量铜组分的矿化作用，将熟料矿物的活化与煅烧过程的矿化作用溶为一体，产生复合效应，因而对熟料煅烧与水泥产质量的提高具有显著的作用。
本发明的要点是利用钡渣与铜渣为原料合成复合矿化剂，并应用于硅酸盐水泥的生产过程。通过其在水泥熟料煅烧过程中的活化与矿化作用，达到提高水泥强度、加快水泥水化硬化速度、提高窑炉产量、降低水泥成本、节约能源与资源和减轻环境污染的目的。
本发明的有益效果是，矿化剂本身原料易得，成本低廉，无腐蚀无污染，并具有降低水泥烧成温度、提高水泥强度和窑炉台时产量等优点。
(四)具体实施方式
本发明将钡铜复合矿化剂应用于制造硅酸盐水泥的过程。具体实施例与效果如下。
1.本实施例使用的钡渣与铜渣化学成分如表1所示。当然，本发明的钡渣和铜渣并不局限于以下的化学成分。
表1：钡渣与铜渣化学成分 w％
原料 Loss SiO2 Al2O3Fe2O3CaO MgO SO3 BaO CuO
钡渣 15.22 18.10 5.77 1.79 4.73 - 15.51 37.75
铜渣 -2.20 34.48 7.41 40.36 11.83 3.64 -- -- 0.7
2.本实施例使用的水泥生料、熟料化学成分如表2和表3所示。
表2：生料化学成分w％
成分Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO含量40.62 11.51 3.54 2.44 37.18 2.63
表3：熟料化学成分与矿物组成w％
化学成分 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 0.32 19.61 5.63 4.20 63.02 4.25矿物组成 C3S C2S C3A C4AF f-CaO 52.83 16.36 7.80 12.77 1.82
3实施效果
使用钡铜复合矿化剂后窑炉台时产量平均增加8％，熟料热耗降低5％。水泥的物理性能见表4。
表4：水泥物理性能(PO)
编 号 钡渣∶铜渣 w/w 掺量 w％ 抗压/抗折强度 MPa 凝结时间 h:min 细度 m2/kg 3d 28d 初凝 终凝 1 -- 0 27.1/5.3 50.8/7.7 3:10 4:55 335 2 55∶45 1 29.2/5.5 52.8/7.9 2:48 3:50 320 3 65∶35 2 32.7/5.8 55.3/8.1 2:10 3:18 340 4 70∶30 3 33.0/5.8 56.1/8.4 2:08 3:35 335 5 75∶25 4 34.1/6.1 54.3/7.9 2:00 3:30 320