CN100537484C - 具有减少的二氧化碳排放的制备复合胶结材料的加工系统 - Google Patents
具有减少的二氧化碳排放的制备复合胶结材料的加工系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于制备复合胶结材料例如具有显著减少的硅酸盐水泥熟料矿物含量和相应增加量的辅助胶结材料如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等和高反应性的火山灰或者矿物填料如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等的水硬混合水泥的加工设施，该复合胶结材料用于直接替代混凝土中的硅酸盐水泥，该加工设施包括用于硅酸盐水泥的料仓，用于粉媒灰或者其它种类辅助材料的料仓和用于水泥窑粉尘或者其它种类凝固时间调节剂的料仓，用于聚合物添加剂的存储装置，配料装置，混合装置，研磨设备和卸料装置。本发明的特征在于：该配置配备有用于预研磨所述辅助材料的磨细装置(6)和用于预研磨硅酸盐水泥的磨细装置(9)，这些预研磨装置(6，9)之后是用于研磨已预研磨组分的研磨装置(13)，并且特征在于所述预研磨装置(6，9)适于对被研磨的材料采用开式回路或者闭式回路工作。
Description
本发明涉及制备复合胶结材料例如具有显著减少的硅酸盐水泥熟料矿物含量和相应增加量的辅助胶结材料(如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等)和高反应性的火山灰或者矿物填料(如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等)的水硬混合水泥的加工系统，该复合胶结材料在混凝土混合物中直接替代部分硅酸盐水泥，并且因此其特征在于显著改善环境概貌。
众所周知，每生产一吨标准硅酸盐水泥伴随着大约1吨二氧化碳的释放，且其中大约一半来自石灰石在窑中的脱碳，而另外一半来自能量消耗，主要是窑内的能量消耗。
由此可见水泥工业能够实现二氧化碳排放显著减少的唯一途径是通过减少硅酸盐水泥熟料的生产和增加填料的使用。
生产混合水泥的传统设备包括：主要在旋转球磨机中相互研磨硅酸盐水泥熟料和不同种类的微填料例如高炉矿渣，粉煤灰，石灰石等。这些方法不能提供大于20-25％的硅酸盐水泥熟料被粉煤灰代替和大约30-50％被高炉矿渣代替而不对水泥性能产生显著的负面影响，例如凝固时间的急剧增加，0-28天养护期内非常低的强度发展等。获得传统硅酸盐水泥混凝土的28天强度，需要最高3倍长的时间，例如2到3个月。
同时，高体积粉煤灰(HVFA)水泥与传统硅酸盐水泥相比确实具有显著优势。
在混凝土搅拌机中以高于15-20％的量引入粉煤灰或者其它种类的填料例如花岗石石屑或者细石英砂直接替代硅酸盐水泥效率低并且可能对混凝土的性能产生负面影响(强度减小等)。
如美国专利6,630,022所描述的，对所述填料进行研磨和机械活化的现有方法能够提供一些改善，但其显得经济上效率低，并且只允许替代20％的硅酸盐水泥而不降低混凝土的抗压强度。
专利申请PCT/SE2003/001009中描述了一种生产混合水泥的工艺，其中水泥包含与微填料和可能添加到干水泥混合物中的减水剂以及选自高炉矿渣、粉煤灰、石英、硅石和非晶二氧化硅的细辐助胶结材料彻底混合的硅酸盐水泥。根据所述申请，在干态下研磨辅助材料然后在干态下将辅助研磨材料与总研磨物质重量的至少20％的高反应性水泥混合物一起研磨。还添加粉状减水剂形式的聚合物。
制备这种水泥混合物的问题在于，为了获得所期望的结果，必须严格控制组分的细度。对于以连续方式生产水泥混合物的设备尤为如此。
本发明提供了这样一种设备。
本发明因此涉及制备复合胶结材料例如具有显著减少的硅酸盐水泥熟料矿物含量和相应增加量的辅助胶结材料如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等和高反应性的火山灰或者矿物填料如粉煤灰、高炉矿渣、细石英、花岗石石屑等的水硬混合水泥的加工设施，该复合胶结材料用于直接替代混凝土中的硅酸盐水泥，该加工设施包括用于硅酸盐水泥的料仓，用于粉煤灰或者其它种类辅助材料的料仓和用于水泥窑粉尘或者其它种类凝固时间调节剂的料仓，用于聚合物添加剂的存储装置，配料装置，混合装置，研磨设备和卸料装置，并且其特征在于：该配置配备有用于预研磨所述辅助材料的磨细装置和用于预研磨硅酸盐水泥的磨细装置，这些预研磨装置之后是用于研磨已预研磨组分的研磨装置，并且其特征在于所述预研磨装置适于对被研磨的材料采用开式回路或者闭式回路工作。
下面结合本发明的示例性实施方式更具体地描述本发明，其中：
图1示意显示了根据本发明的加工系统。
在图1中，以下参考数字表示以下设备：1表示干燥装置的进料站，2表示干燥装置(旋转式干燥机或者流化床干燥机)，3表示用于矿渣和/或者粉煤灰的料仓，4表示用于添加剂的料仓，5表示用于干沙的中间料仓，6表示用于预研磨石英砂的磨细装置，7表示具有旋风分离器和集尘器的空气分选机，8表示用于硅酸盐水泥的料仓，9表示在加工前与其它组分混合之前对部分硅酸盐水泥进行预研磨的磨细装置，10表示用于未研磨部分的硅酸盐水泥和已预研磨的沙、矿渣和添加剂的中间料仓，11表示具有旋风分离器和集尘器的空气分选机，12表示旋转式搅拌机，13表示用于加工原材料进料的振动磨机(平行或者串连安装)，14表示用于最终产品，混合水泥的料仓，15表示用于水泥的已预研磨部分的中间料仓且16表示用于已预研磨石英的料仓以及17表示用于最终磨细之前的材料混合物的料仓。
根据优选实施方式，提供了用于从粉煤灰中除碳的装置21，该装置适于将粉煤灰中的碳含量降至低于4wt％。可以根据任何适当的已知除碳技术操作该装置。
从该申请明显可见，上述实施例中的石英可以是任何适当的辅助材料。
根据以上所述，将沙子、矿渣、例如减水剂形式的添加剂和硅酸盐水泥送入本配置中。
对于石英或者沙子，首先将沙子从进料站1供入到干燥装置2，在此将其干燥。然后将其供入到料仓5。将矿渣或者任何其它适当的添加剂从料仓3供入与用于沙子的来自所述料仓5的管道合并的管道。将沙子和矿渣的混合物供入到磨细装置6。对沙子和矿渣进行预研磨之后，将材料加入到料仓16并进一步送至料仓10。
对于硅酸盐水泥，将水泥从料仓8供入到料仓10。同时将添加剂如减水剂以及磨细装置6中预研磨的沙子和矿渣供入到上述的料仓10。并且将硅酸盐水泥从料仓8供入到磨细装置9。将水泥从磨细装置9供入到用于已预研磨水泥的料仓15。将料仓10和15中的材料供入到旋转式搅拌机12并进一步送至料仓17。
将材料混合物从料仓17供入到最终磨细装置13。在装置13中磨细后，将最终材料供入到料仓14。
根据本发明，该配置因此具有用于预研磨所述辅助材料的磨细装置6和用于预研磨硅酸盐水泥的磨细装置11，该预研磨设备之后是用于研磨已预研磨组分的研磨装置13。
根据本发明的非常重要的特点，所述预研磨设备2、9适于对研磨材料采用开式回路或者闭式回路工作。磨细装置6中的闭式回路包含从磨细装置到空气分选机19的管道18，空气分选机19能分选出大的部分的研磨材料并通过管道20返回到磨机。
磨细装置9中的闭式回路以相应的方式包含从磨细装置到空气分选机22的管道21，空气分选机22能分选出大的部分的研磨材料并通过管道23返回到磨机。
两个磨细装置都连接有旋风分离器和集尘器。那里收集的材料被供入到主要流程中的相应下游料仓。
根据本发明的优选实施方式，用于所述辅助材料的所述磨细装置6被配置成将辅助材料预研磨到100-300微米的细度。
根据本发明的另一个优选实施方式，用于硅酸盐水泥的所述磨细装置被配置成将硅酸盐水泥预研磨到平均颗粒尺寸为10-30微米的细度。
由于只有太大的材料部分将在空气分选机中被挑选出来，因此当没有这样的材料离开相应的磨细装置6、9时，回路将是开放的。
根据又一个优选实施方式，配置包含用于将辅助材料和填料干燥到含水量小于0.2wt％的装置，该装置位于磨细装置的上游。
这样，本发明提供了一种生产设备或者配置，本申请介绍部分中提到的水泥材料的生产能够在其中以连续方式进行。
本申请的范围不应受上面给出的附图所呈现的实施例的限制，而应当通过下面的权利要求进行限定。
Claims (6)
1、一种用于制备复合胶结材料的加工设施，该复合胶结材料用于直接替代混凝土中的硅酸盐水泥，该加工设施包括：用于硅酸盐水泥的料仓，用于辅助材料粉煤灰、高炉矿渣、细石英或花岗石石屑的料仓，用于水泥窑粉尘的料仓，用于聚合物添加剂的存储装置，配料装置，混合装置，研磨设备和卸料装置，其特征在于：该设施配备有用于预研磨所述辅助材料的磨细装置(6)和用于预研磨硅酸盐水泥的磨细装置(9)，这些预研磨装置(6，9)之后是用于研磨已预研磨组分的研磨装置(13)，并且特征在于所述预研磨装置(6，9)能够对被研磨的材料采用开式回路或者闭式回路工作。
2、根据权利要求1的加工设施，其特征在于：所述闭式回路包括能够选出被研磨材料的大的部分的空气分选机(19，22)。
3、根据权利要求1或者2的加工设施，其特征在于：用于所述辅助材料的所述磨细装置(6)被配置成将辅助材料预研磨到100-300微米的细度。
4、根据权利要求1、2或者3的加工设施，其特征在于：用于硅酸盐水泥的磨细装置(9)被配置成将硅酸盐水泥预研磨到平均颗粒尺寸为10-30微米的细度。
5、根据权利要求1、2、3或者4的加工设施，其特征在于：该设施包含用于将辅助材料和填料干燥到含水量小于0.2wt％的装置(2)，该装置位于磨细装置(6)的上游。
6、根据权利要求1、2、3、4或者5的加工设施，其特征在于：该设施包含用于从粉煤灰中除碳的装置(21)，该装置用于将粉煤灰中的碳含量降至低于4wt％。
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