一种用于回转窑烧成水泥熟料的降铬外加剂及方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及一种用于回转窑烧成水泥熟料的降铬外加剂及方法。

背景技术

相比于传统原料，工业固废中有害离子含量较高。尤其是钢渣等固废中的铬离子经水泥烧成过程氧化为Cr

水泥中水溶性Cr

现行技术方案以外加具备还原性的外加剂调控水泥中可溶性Cr

发明内容

发明目的：由于水泥制备过程的高温、氧化和高碱环境，还原性气氛，如CO和CH

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于回转窑烧成水泥熟料的降铬外加剂，它的有效成分包括碳化硼和氮化硼中的至少一种。

进一步地，本发明还提供采用上述降铬外加剂降低回转窑烧成水泥熟料中六价铬含量的方法，将所述的降铬外加剂与水泥生料混合均匀后，一同送入回转窑内煅烧，通过含硼组分促进六价铬的自变价还原反应，从而降低水泥熟料中六价铬的含量。

优选地，所述的降铬外加剂经混合后研磨至粉体粒径小于100微米。

进一步地，所述的降铬外加剂与水泥生料按照质量百分比为0.2～2％：98～98.8％混合均匀，然后一起投喂进入回转窑配备的预热器中。

进一步地，所述的回转窑的烧成带温度控制在1250～1450℃。

进一步地，所述降铬外加剂与水泥生料二者的混合物料在回转窑的烧成带中停留时间为20～60min。

进一步地，煅烧生成的水泥熟料球出回转窑后于篦冷机中急冷降温。

优选地，所述的急冷降温的速率为500～800℃/min。

优选地，煅烧生成的水泥熟料球的粒径范围为0.5～2cm。

优选地，所述的回转窑转速为0.8～1.5r/min，倾斜度为3～5％。

有益效果：

(1)本发明采用外掺碳化硼和氮化硼等物质作为降铬外加剂，于回转窑烧成带(1250～1450℃)形成高温液相。含硼组分增加液相的表面张力，液相包裹待烧成的水泥生料，促进熟料球结粒、烧结。

(2)本发明方法中熟料成球后，含硼组分的液相隔绝球内物料与外界空气的接触，使球内形成缺氧环境。尤其是球内的碳化硼和氮化硼分解生成CO

(3)本发明方法中熟料球内氧气浓度小于5％时，熟料中的铬酸盐(CrO

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是实施例1中熟料的XPS图。

图2是对比例1中熟料的XPS图。

图3是实施例1、对比例1、实施例4水溶性六价铬含量测定效果图

图4是本发明水泥烧制过程中不同阶段Cr

图5是熟料中Cr

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

以四川省内某水泥厂的水泥为具体实施例，阐释本发明方案的优异效果。

表1为该水泥厂水泥熟料的化学成分，其中总铬含量为620mg/kg。

表1(单位：wt％)

表2为实施例1-4和对比例1的原料配比。混合后的生料喂入3500t/d的水泥生产线，水泥回转窑倾斜度4％，转速1.1r/min，回转窑烧成带温度1250～1450℃，烧成带停留时间约25min。

表2(单位：wt％)

参照国家标准《水泥中水溶性六价铬(VI)的限量及测定方法》(GB 31893—2015)实测实施例1-4和对比例1的水溶性六价铬含量，结果如表3所示。未使用本发明降铬外加剂时，水泥可溶性六价铬达44.3mg/kg，是国家标准限值的4倍多。使用本发明降铬外加剂后，显著降低水泥中可溶性六价铬含量。图1和图2分别为实施例1和对比例1的X射线光电子能谱图(XPS)，结果表明，实施例1中铬元素几乎全部是+3价。反之，对比例1中铬元素几乎全部是+6价。图3是分别是实施例1、对比例1、实施例4水溶性六价铬含量测定效果图。

表3(单位：mg/kg)

为了进一步研究降铬的机理，申请人研究了烧成温度对于熟料中Cr元素影响，结果如图4所示。当950～1450℃时，Cr

回转窑熟料中Cr

本发明中的降铬外加剂能够明显促进上述铬酸盐的自变价还原反应，分解生成Cr

本发明提供了一种用于回转窑烧成水泥熟料的降铬外加剂及方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。