CN101045615A - 在新型干法窑中用氢氟酸渣作矿化剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在新型干法窑中用氢氟酸渣作为矿化剂的应用,在生料配料过程中掺入一定量的氢氟酸渣作矿化剂,以有利于熟料的烧成。在生料配料过程中掺入的氢氟酸渣的剂量,是由生料中SO3的含量来确定的,生料中SO3的重量百分比在0.8±0.2%范围内最利于熟料的烧成,矿化效果最佳。上述氢氟酸渣作为矿化剂的应用,从改善水泥生料的易烧性能着手,用工业废料氢氟酸渣作矿化剂代替了萤石和石膏,达到了节能降耗、提高产品质量、节约矿业资源的目的,与此同时,随着该技术的推广预计全国每年可消解工业固体废料——氢氟酸渣2000万吨以上,为发展循环经济开创了新的途径。
Description
技术领域 本发明涉及一种水泥行业的矿化剂技术,具体地说是一种将氢氟酸渣作矿化剂的应用。
背景技术 氢氟酸渣是生产氟化盐所产生的一种灰白色粉状的工业固体废料,主要成分为硫酸盐和氟化钙。据了解仅甘肃白银公司氟化盐厂每年排出近10万吨的氢氟酸渣,累计储存量达200多万吨,占地近百亩。
水泥生产的基本过程见图1所示,其中:熟料烧成就是用煅烧设备对生料加热,使其发生一系列物理化学反应生成熟料,物理化学反应可概括为五个过程:
一是干燥预热,在这个阶段中生料中水分被蒸发,粘土中的主要成分发生脱水反应。即:AL2O3·2SiO2·2H2O→AL2O3+2SiO2+2H2O↑
二是碳酸盐分解(熟料烧成的重要过程),生料温度升至850℃时,碳酸钙大量分解,即:CaCO3→CaO+CO2↑
三是固相反应,随着温度逐步升至1300℃的阶段中,固态物质相互反应生成铁铝酸四钙(C4AF)、铝酸三钙(C3A)、硅酸二钙(C2S)等矿物;
四是烧成反应(熟料烧成最重要的过程),在温度升至1450℃的过程中,1280℃开始出现液相,形成液相后,烧成反应开始进行,生成硅酸三钙(C3S),即:
五是冷却过程,烧成反应完成后,生料转变成熟料开始冷却,完成熟料烧成任务。
熟料烧成所用的煅烧设备主要有两大类:一类是立窑;另一种是回转窑,回转窑又以预分解窑为主导,目前立窑使用矿化剂技术较为普遍,回转窑使用较少,其主要原因是回转窑容易提高温度,即烧成能力较强,对矿化剂技术的依赖性较低。
目前,国内水泥企业主要采用三种矿化剂技术:
第一种:是在配制生料时掺入萤石作矿化剂,萤石主要成分为氟化钙(CaF2),其矿化基本原理是:CaF2在含水蒸气高温气体作用下,生成氟化氢(HF),HF可破坏CaCO3的化学键,生成新的CaF2,且CaF2与物料共熔后能降低液相粘度,有利于熟料的烧成反应,其化学反应式为:
CaF2+H2O→CaO+2HF 2HF+CaCO3→CaF2+H2O+CO2↑
第二种:是在配制生料时掺入石膏作矿化剂,石膏的主要成分为硫酸钙(CaSO4),其矿化基本原理是:硫酸盐因熔点低,可使形成液相的初始温度降低约80℃,即加快和提前了熟料的烧成反应,且硫酸盐与铝酸盐形成硫铝酸盐,将熟料中的部分低强矿物转化成高强矿物,提高了熟料的强度,
即:CaSO4+C3A→C4AS
第三种:是在配制生料时掺入石膏和萤石,即复合矿化剂煅烧技术。在水泥行业,用石膏和萤石作复合矿化剂在立窑生产工艺中使用较普遍,目前,在回转窑生产工艺中使用较少。
发明内容 本发明的目的在于提供一种将工业废渣——氢氟酸渣作矿化剂的应用,它不仅能使水泥企业节能降耗、提高产品质量,而且能够消解工业固体废料、发展循环经济。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
一种在新型干法窑中用氢氟酸渣作为矿化剂的应用,在生料配料过程中掺入一定量的氢氟酸渣作矿化剂,以有利于熟料的烧成。
在生料配料过程中掺入的氢氟酸渣的剂量,是由生料中SO3的含量来确定的,生料中SO3的重量百分比在0.8±0.2%范围内最利于熟料的烧成,矿化效果最佳。
本发明提供的上述氢氟酸渣作为矿化剂的应用,从改善水泥生料的易烧性能着手,用工业废料氢氟酸渣作矿化剂代替了萤石和石膏,达到了节能降耗、提高产品质量、节约矿业资源的目的,与此同时,随着该技术的推广预计全国每年可消解工业固体废料——氢氟酸渣2000万吨以上,为发展循环经济开创了新的途径。
附图说明 图1为水泥基本生产过程的流程图;
图2为本发明原理流程示意图。
具体实施方式 为了进一步说明本发明的原理,现结合附图及实施例进行详细说明,以下试验是在甘肃高崖金城水泥有限公司日产1000吨预分解窑上进行的,如图2所示,本发明在新型干法窑中用氢氟酸渣作为矿化剂的应用,在生料配料过程中掺入一定量的氢氟酸渣作矿化剂,以有利于熟料的烧成。
实施例1:在配置生料时,将氢氟酸渣按生料重量百分比1%掺入,(氧氟酸渣经化学检测:SO3重量百分比为35%、CaF2的重量百分比为25%),这时控制出磨生料SO3重量百分比小于0.4%,预分解窑试烧表明:窑操作工主观感觉生料易烧性有所改善,但各种技术经济指标变化不明显。
实施例2:在配置生料时,将氢氟酸渣按生料重量百分比2%掺入,出磨生料中SO3重量百分比按0.7±0.2%控制(因SO3的检验误差为±0.15,配料计量设备也存在计量误差,所以生料中的SO3含量不是一固定值,而是在一定范围内波动),经预分解窑试烧表明:生料明显易烧,在投料量和用煤量、窑转速与不掺氢氟酸渣时相同的情况下,窑内起大块,表现出烧成能力过剩,说明矿化剂起到了作用,即氢氟酸渣中的CaF2促进了生料中的CaCO3的分解,SO3降低了熟料的烧成温度。
由于矿化剂的作用,在烧成能力出现过剩时,操作上采取增加投料量,加快窑速,减少向窑内的喷煤量来平衡烧成能力,即采用氢氟酸渣矿化剂技术后,窑产量得到提高,能耗得到降低,经测算:产量最低的一天提高了6%,最高的一天提高了12%,节煤最少的一天节约4%,最多的一天节约8%;对熟料质量的检测表明:熟料的强度提高了,其中3天抗压强度平均提高了3.5Mpa以上,28天抗压强度平均提高了2Mpa以上,熟料的其他质量指标均合格。分析熟料强度提高的主要原因是:氢氟酸渣中的SO3将熟料中的部分低强矿物铝酸三钙(C3A)转化成了高强矿物硫铝酸四钙(C4AS)。即:
CaSO4+C3A→C4AS
实施例3:在配置生料时,将氢氟酸渣按重量百分比2.5%掺入,出磨生料中SO3的重量百分比按0.9±0.2%控制进行试烧,试烧表明:产量最低能提高6%,最高能提高10%,节煤最少节约4%,最多节约6%;熟料3天抗压强度平均提高了4Mpa以上,28天抗压强度平均提高了2Mpa以上。
实施例4:在配置生料时,将氢氟酸渣按重量百分比3.5%掺入,出磨生料中SO3的重量百分比按1.2±0.2%控制进行试烧,试烧表明:操作上难以控制,煅烧范围变窄,烧成温度偏高时窑内结后圈;烧成温度偏低时,窑内窜生料导致熟料质量不合格。实践表明:当生料中SO3的含量超过一定量时,对熟料烧成不再是有利的了。
其他实施例试验数据见下表:
生料中SO3%含量 | 熟料安定性 | 熟料凝结时间 | 熟料3天强度 | 熟料28天强度 | 增产% | 节煤% | |||
初凝 | 终凝 | 抗压Mpa | 抗折Mpa | 抗压Mpa | 抗折Mpa | ||||
0.2-0.35 | 合格 | 2:55 | 4:54 | 26.0 | 4.5 | 52.0 | 6.5 | 不明显 | 不明显 |
0.4-0.5 | 合格 | 2:35 | 4:50 | 28.0 | 5.0 | 53.2 | 6.8 | 5 | 4 |
0.5-0.6 | 合格 | 2:50 | 5:10 | 28.6 | 5.2 | 53.7 | 7.0 | 8 | 5 |
0.6-0.7 | 合格 | 3:25 | 5:05 | 29.5 | 5.3 | 53.8 | 7.0 | 8 | 6 |
0.7-0.8 | 合格 | 3:35 | 5:20 | 32.4 | 6.0 | 55.0 | 8.2 | 12 | 8 |
0.8-0.9 | 合格 | 3:35 | 5:30 | 34.8 | 6.5 | 57.0 | 8.8 | 11 | 6 |
0.9-1.0 | 合格 | 3:50 | 5:30 | 34.5 | 6.5 | 55.5 | 8.2 | 10 | 5 |
1.0-1.1 | 合格 | 4:40 | 7:20 | 35.0 | 7.1 | 58.1 | 8.9 | 7 | 5 |
1.1-1.2 | 合格 | 5:05 | 7:30 | 30.8 | 5.7 | 52.4 | 6.5 | 5 | 4 |
综上所述,通过试验数据分析进行筛选,生料中SO3的重量百分比在0.8±0.2%范围内最利于熟料的烧成,矿化效果最佳。
Claims (2)
1、一种在新型干法窑中用氢氟酸渣作为水泥生料矿化剂的应用,在生料配料过程中掺入一定量的氢氟酸渣作矿化剂,以有利于熟料的烧成。
2、根据权利要求1所述的氢氟酸渣作为水泥生料催化剂的应用,在生料配料过程中掺入的氢氟酸渣的剂量,是由生料中SO3的含量来确定的,生料中SO3的重量百分比在0.8±0.2%范围内最利于熟料的烧成,矿化效果最佳。
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