CN101456690B - 一种活化煤矸石的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种活化煤矸石的制备方法及系统，属于水泥工业领域，是将煤矸石物料在热源下煅烧，然后经多级旋风筒冷却出料得到，其中热源使用水泥生产过程中持续不断地排放的高温烟气，将高温气流引入煅烧炉，使经过预热的煤矸石物料呈粉末悬浮状态煅烧。本发明充分利用稳定热源，使煤矸石快速地被预热、煅烧，并同时使石灰石充分分解以达到增钙活化目的，形成热源供应稳定且低廉、活性煤矸石生产效率高、热源利用率高的高火山灰活性煤矸石制备方法，可显著提高煤矸石的火山灰活性，为工业废渣综合利用提供了新的解决手段。

Description

一种活化煤矸石的制备方法

技术领域

本发明属于水泥工业领域，涉及一种活化煤矸石制备工艺，特别涉及一种结合带预分解炉的水泥新型干法生产工艺的活化煤矸石制备方法及系统。 

背景技术

新型干法生产工艺已经成为世界上最先进的水泥生产工艺，尤其是带分解炉的新型干法生产工艺(窑外分解窑工艺)因热耗低、效率高而成为水泥工业在技术上的里程碑式突破。自1971年第一条窑外分解窑建成投产以来，其相关工艺技术得到了长足进步。目前，最大的窑外分解窑的生产能力已达到日产熟料10000吨。在我国，新型干法生产工艺发展迅速，该工艺的水泥产量占我国水泥总产量的比重逐年提高，由2000年的12％提高到2006年的50％。另外，我国近年来还在超大型新型干法生产线的设计、安装方面取得了举世瞩目的成就。目前，世界仅有7条日产熟料10000吨的超大型新型干法水泥生产线，而我国就有4条。由此可见，新型干法工艺将成为我国水泥工业技术发展的主要趋势。 

由于新型干法工艺具有气流温度高、物料在高温中停留时间长等独特优势，已经成为无害化、减量化处理可燃废料及其他固体废弃物的理想方式。除此之外，利用废弃物的潜在胶凝性将其作为水泥混合材及混凝土掺合料也已成为资源化利用废弃物的有效措施。因此，利用新型干法工艺处理废弃物及利用水泥混凝土消纳废弃物，是实现水泥、混凝土绿色化制造及其可持续发展的有力途径。目前，利用窑尾烟气及上升烟道中的高温烟气，煅烧诸如生活垃圾、动物骨肉、轮胎、废旧塑料等可燃废料作为石化燃料的替代燃料已经成功付诸实施。如荷兰，利用上述可燃废料对煤及油的替代量高达83％。在我国，虽然替代燃、原料的实践才刚刚起步，但利用废渣做混合材、掺合料却处于国际领先水平。据统计，2006年我国水泥工业消纳了3.1亿吨工业废渣做混合材，占全国工业废渣综合利用总量的46％。然而，废渣的大量利用几乎仅限于矿渣、粉煤灰等，而对煤矸石的利用却少之又少，使我国煤矸石处于排放量最大、而利用率却最低的不利局面。其主要原因为煤矸石几乎不具备火山灰活性，必须经过活化处理后才可作为水泥混合材，这无疑增加了煤矸石的利用成本，这也是严重阻碍煤矸石利用的不利因素。 

研究表明，煤矸石含有高岭石，当其在700℃～900℃的温度下煅烧一定时间后，高岭石会转变为高活性、无定形态的偏高岭石，即煅烧煤矸石可作为水泥混合材使用。然而强度实验表明，煤矸石只是经简单地煅烧后其火山灰活性远远不能满足大掺量要求，还必须添加其他激发剂，如生石灰、石膏等。直接向煅烧煤矸石中添加生石灰虽然工艺可行，但很不经济。因此，发明人研究了石灰石与煤矸石共同煅烧的热活化方式(称之为增钙煅烧)。强度实验结果表明，当掺量为30％时，掺入增钙活化煅烧煤矸石的复合硅酸盐水泥的3天、7天、28天抗压强度可分别达到约30MPa、42MPa、63MPa，强度值分别较掺普通煅烧煤矸石的复合硅酸盐水泥提高约7MPa、8MPa、13MPa；当掺量为40％时，掺入增钙活化煅烧煤矸石的复合硅酸盐水泥的3天、7天、28天抗压强度可分别达到约26MPa、38MPa、60MPa，强度值分别较掺普通煅烧煤矸石的复合硅酸盐水泥提高约6MPa、7MPa、16MPa。由此可见，增钙煅烧可显著提高煤矸石的火山灰活性。基于上述实验结果，发明人以增钙煅烧为主要发明内容，申请了“一种煤矸石活性混合材、其制备方法以及一种高性能水泥”(CN1156130)。 

另有专利申请“预分解窑旁路放风与煤矸石脱水工艺”(CN1718556)，公开了一种以预分解窑系统的旁路放风形成的高温烟气为热源，在脱水管内煅烧煤矸石的工艺。 

尽管增钙煅烧所得煅烧煤矸石的火山灰活性高，但目前还没有进行工业化实施。尽管以旁路放风形成的高温烟气为热源煅烧煤矸石的活性煤矸石制备方法充分利用了水泥新型干法工艺的热工特点，成本较低，单次煅烧煤矸石产能大，但也存在许多不足需进一步改进。首先，从窑尾旁路放出的烟气温度很高，大约为1250℃，需兑入冷空气将其冷却至900℃以下，才能作为煤矸石的煅烧热源。因为煤矸石的最佳活化温度区域为700℃～900℃，温度过低将会使高岭石无定形化转变困难，而温度过高将会使无定形态物质再次结晶，这都将严重影响煅烧煤矸石的活性。因此，以旁路放风形成的烟气作为热源煅烧煤矸石非常不利于热工操作与煤矸石品质控制，并且不能充分利用烟气的热量。其次，煤矸石由常温直接暴露在约900℃的高温环境中，而没有事先经煤矸石煅烧系统本身产生的高温废气或其他高温废气预热，故需较长时间才能将煤矸石加热到活化温度区域，且整个系统的热效率也不高。再者，旁路放风只有当窑系统的气流中硫、碱、氯含量很高并影响窑运行时才会进行该步操作，故旁路放风形成的烟气中硫、碱、氯含量非常高。这些硫、碱、氯必定会冷凝在煤矸石煅烧系统的管道内壁，有可能引起管道结皮与堵塞，而煤矸石煅烧系统中管道里程恰 恰较长，这必将严重影响生产；这些硫、碱、氯也会冷凝在煤矸石颗粒表面，他们将会在煤矸石做混合材或掺合料时而带入水泥、混凝土中，进而影响水泥的品质及混凝土结构的耐久性，甚至造成混凝土工程质量事故。最后，旁路放风只是降低窑气中硫、碱、氯含量而采取的特定措施，故当窑系统正常时就不会进行该步操作，相应地也就不能煅烧煤矸石。因此，以旁路放风形成的烟气为热源煅烧煤矸石并不能保证煅烧煤矸石的连续生产。除此之外，该活性煤矸石煅烧方法并没有涉及增钙煅烧，因此对于低高岭石含量的煤矸石而言，其所得的煅烧煤矸石的火山灰活性还有待进一步提高。 

上述相关研究及专利表明，只有找到供应稳定且成本低廉的热源，并同时采取增钙煅烧工艺，才能在真正意义上实现煤矸石的大规模资源化利用，才能更切实有效地发挥水泥混凝土工业在消纳废弃物方面的作用，进而为我国节能减排作出更突出的贡献。 

发明内容

本发明的目的就是提供一种以新型干法窑系统中的高温烟气为热源，在煤矸石与石灰石共同煅烧以达到增钙目的的条件下能够大规模、连续、稳定而高效地生产高火山灰活性煤矸石的制备方法。 

本发明活化煤矸石的制备方法，是将煤矸石物料在热源下煅烧，然后经多级旋风筒冷却出料得到，其中，以水泥生产过程中持续不断地排放的高温烟气为热源，将高温气流引入煅烧炉，煤矸石物料呈粉末悬浮状态煅烧。 

所述活化煤矸石的制备方法中，物料中还包括石灰石粉末。 

所述活化煤矸石的制备方法中，所述物料在进入煅烧炉前经过预热。 

所述活化煤矸石的制备方法，具体包括以下步骤： 

1)将高温烟气由底部引入煅烧炉，并通过管道依次进入第一级旋风筒和预热旋风筒； 

2)从连接第一级旋风筒和预热旋风筒的管道中间加入物料； 

3)将物料从预热旋风筒中放入煅烧炉中； 

4)调节高温烟气以及物料流速和流量，使煅烧炉煅烧温度在900℃左右，物料在煅烧炉中停留时间7～10秒； 

5)开启连通多级旋风筒的风机送风，将从最后一级旋风筒出口放出物料收集即得到活化煤矸石。 

其中，所述高温热气的温度在700℃～900℃之间，优选800℃～900℃；所述物料在80μm筛筛余控制在10％～15％之间，并粒径小于30μm的颗粒占50％以上；所述物料中石灰石的比例控制在0％～50％之间。 

所述高温烟气从干法窑系统引入，可以是冷却机排出的高温热空气，也可以是从三次风管引出的热空气，还可以是从预热-预分解系统引出的高温废气。 

所述活化煤矸石的制备方法中，可另向煅烧炉中喷射燃料以提高煅烧炉中气流温度。 

本发明另一目的，在于提供一套利用带预分解炉的水泥新型干法生产工艺中的高温废气作为热源制备活性煤矸石的系统。 

该系统包括有煅烧炉，多级旋风筒，风机及连接管道，其中，煅烧炉底部设有高温烟气通道，上部一侧设有与第一级旋风筒连通的管道，下部通过管道与预热旋风筒底部连通；预热旋风筒顶部设废气通道，上部通过带气流阀的管道与第一级旋风筒的上升管道连通，并在上升管道之间设加料管；第一级旋风筒底部通过管道与第二级旋风筒上部相连，风机通过送风管道与该管道连通，第二级旋风筒顶部设有废气通道；第二级旋风筒底部通过管道与第三级旋风筒上部相连，风机通过送风管道与管道连通，第三级旋风筒顶部设有废气通道，底部设有出料管道。 

以上所述制备活化煤矸石的系统中，所述煅烧炉另设燃料喷嘴。 

以上所述制备活化煤矸石的系统中，所述预热旋风筒的废气通道与第一级旋风筒的上升管道之间由带气流阀的回热管道相连通。 

采用本发明的技术方案，所用热源来源稳定可靠，且属于废热再利用，再加上活性煤矸石制备系统自身的废热循环及再利用，这无疑将有力地保证活性煤矸石制备过程连续、稳定而低成本地运行。 

采用本发明的技术方案，物料并非直接由常温暴露在800℃左右的高温环境下，而是先经过由煅烧炉排出的高温废气在旋风筒3中预热。经预热后，物料温度由常温升高至400℃左右。400℃的物料再由旋风筒3进入煅烧炉1中被 加热，这无疑极大程度地提高了热效率。 

采用本发明的技术方案，物料在高温上升气流的作用下呈悬浮状态，这种悬浮状态不仅能使物料均匀混合，而且能使物料颗粒与高温气体充分接触，从而使热量以强制对流的方式立即传给细小的煤矸石颗粒和石灰石颗粒，物料数秒内即可加热到800℃以上。因此，煅烧炉提供的悬浮及高温环境不仅能使煤矸石中的高岭石迅速无定形化、挥发份和碳迅速而完全地燃烧，而且能够使石灰石迅速而大量地分解而生成氧化钙，即巧妙地集煤矸石煅烧与增钙活化于一体，这无疑将显著地提高生产效率及煅烧煤矸石的火山灰活性。不仅如此，物料在预热、冷却过程中都呈悬浮状态，这无疑进一步提高了生产效率。 

采用本发明的技术方案，基于活性煤矸石制备工艺及水泥新型干法生产工艺的特点，将旋风筒3及旋风筒5、6排出的高温废气或作为二次能源或引入收尘设备，使煤矸石活化系统排出的废气都得到了恰当利用和处理，这无疑符合当前节能减排要求。 

除此之外，由于煤矸石自身具有一定热值，本发明从新型干法窑系统中引入的高温烟气量较少，基本不会对新型干法窑的操作及热工制度产生不利影响。另外，本发明中煤矸石增钙活化的理论基础依托于发明人先前公开的专利(CN1156130)，该专利有大量的实验数据及理论分析支持，因此本发明专利有雄厚的理论基础。 

综上所述，与现有活性煤矸石制备工艺相比，本发明的特色主要体现在：一、新型干法窑系统可源源不断地提供温度恰恰在煤矸石活化温度区域(700℃～900℃)的高温热气，使活化煤矸石的制备能够连续而稳定地进行，并降低了煤矸石煅烧成本；二、借鉴水泥新型干法生产工艺，使物料在煅烧前被自身系统的高温废气预热，提高了热量利用率；三、在预热、煅烧、冷却过程中，物料在气流中都呈悬浮状态，热交换非常迅速，提高了生产效率；四、利用煅烧炉提供的高温环境及悬浮状态，巧妙地将煤矸石煅烧与煤矸石增钙活化结合在一起，显著地提高了所得煤矸石的火山灰活性；五、预热及冷却系统排出的废热得到了有效二次利用，并利用水泥新型干法窑系统的现有除尘设备使废气得到了无害化处理。 

附图说明

图1为本发明制备活性煤矸石的系统及工艺流程示意图。 

图2为具有废气循环利用设计的活性煤矸石制备系统及其工艺流程图。 

具体实施方式

本发明旨在充分利用水泥新型干法窑的热工特点，并借鉴带预分解炉的新型干法窑生产工艺，以水泥生产过程中持续不断地排放的高温烟气为热源，使煤矸石在高温气流的作用下呈悬浮状态、快速地被预热、煅烧，并同时使石灰石充分分解以达到增钙活化目的，形成热源供应稳定且低廉、活性煤矸石生产效率高、热源利用率高的高火山灰活性煤矸石制备方法。 

参见图1所示，本发明制备活性煤矸石的系统，所涉及的设备及构件主要包括有煅烧炉1、多级旋风筒2、3、5、6、风机4及多段管道。其中，煅烧炉1提供活性煤矸石制备的高温环境及悬浮的分散状态；多级旋风筒使物料与气体分离，并使物料在该过程中被加热或冷却；风机4提供冷却及分散煅烧物料用的冷空气；管道用于连接各设备，形成一个物料及气流通路。 

其中，煅烧炉1底部设有高温烟气通道11，上部一侧设有与第一级旋风筒2连通的管道12，底部通过管道13与预热旋风筒3底部连通；预热旋风筒3顶部设废气通道31，上部通过管道23与第一级旋风筒2顶部连通，在管道23之间设加料管7，物料从加料管7喂入系统之中；第一级旋风筒2底部通过管道25与第二级旋风筒5上部相连，风机4通过送风管道45与管道25连通，第二级旋风筒5顶部设有废气通道51；第二级旋风筒5底部通过管道56与第三级旋风筒6上部相连，风机4通过送风管道46与管道56连通，第三级旋风筒6顶部设有废气通道61，底部设有出料管道62。在本发明系统中，高温烟气管道11设有气流阀，用来调节烟气流量；管道13设有阀门，用来调节物料落入煅烧炉1中的量；管道12、23中均设有阀门，用来控制气流通路，通过调节这些阀门来综合控制气流和物料的流量和流速，使整个系统物流平衡，其中一个重要的控制指标是物料在煅烧炉1停留的时间在7～8秒，以保证物料得以有效活化。由此，组合成本发明制备活性煤矸石系统。 

参见图2所示，是在图1所示系统基础之上，增添了带气流阀的回热管道32。回热管道32连通预热旋风筒3顶部的废气通道31和管道23，以将预热旋风筒3排放的高温废气部分引入管道23中，该引入废气将与来自第一级旋风筒2的高温烟气混合，用来预热从加料管7处喂入的物料，实现废热的循环再利用。 

在由上述设备及构件构成的系统中，物料、气流主要经历了如下过程，即本发明的具体实施步骤： 

第一步：将高温热气从新型干法窑引出，通过高温烟道11由底部进入煅烧炉1，高温烟气在煅烧炉1中上升通过管道12进入第一级旋风筒2，再通过管道23进入预热旋风筒3。 

第二步：将粉状煤矸石及石灰石按比例从管道23中间的加料管7中加入，物料在从第一级旋风筒2排出到管道23的上升气流作用下被带入预热旋风筒3。在预热旋风筒3中，物料被预热(到400℃左右)并发生固-气分离。预热物料通过管道13进入煅烧炉1中，气体从废气通道31排出，排出气体的温度约为500℃。 

循环利用热源时，从废气通道13中排出的气体部分通过带气流阀的回热管道32直接引回管道23中，剩余部分引入收尘装置；也可在兑入冷空气降温到300℃～400℃后全部引入新型干法窑系统的纯低温余热发电系统的SP锅炉。 

第三步：从预热旋风筒3进入煅烧炉1的预热物料，在高温气流(约900℃)作用下呈悬浮状态，物料在数秒内(7～10S)被加热到850℃左右，粉状煤矸石中高岭石发生无定形化转变及石灰石分解。 

第四步：煅烧物料随气流由煅烧炉1出口通过管道12进入第一级旋风筒2，物料与气体分离，气体通过管道23上升，煅烧物料落入管道45。 

第五步：从第一级旋风筒2分离出的物料在风机4抽取的冷空气作用下，通过管道25被输送至第二级旋风筒5。在第二级旋风筒5中，物料被冷却并与气体分离，冷却物料进入第三级旋风筒6，气体从出口通过废气通道51排出。该气体的温度约为300℃，可用于煤矸石烘干及粉磨，也可直接引入纯低温预热发电系统的AQC锅炉，还可直接引入新型干法窑系统的冷却机废气收尘系统，收集的粉尘入煤矸石库。 

第六步：从第二级旋风筒5分离出的物料在风机4抽取的冷空气作用下，被输送至第三级旋风筒6。在第三级旋风筒6中，物料被冷却并与气体分离，冷却物料入煤矸石库，气体从出口经废气通道61排出。经该级旋风筒6冷却后，物料的温度降低至约70℃。该级旋风筒6排出的废气约为150℃，可用于煤矸石烘干及粉磨，还可直接引入新型干法窑系统的冷却机废气收尘系统， 收集的粉尘入煤矸石库。 

以上过程中：第一步从新型干法窑系统引入煤矸石煅烧系统中的高温热气，这些烟气可以是冷却机排出的高温热空气，也可以是从三次风管引出的热空气，还可以是从预热-预分解系统引出的高温废气。这些热气的温度多在700℃～900℃之间，与煤矸石的活化温度区域恰恰一致。本发明引入的最佳温度范围为800℃～900℃。 

对于温度稍低的热气，可以从煤矸石煅烧炉预设的燃料喷嘴19(参见图1)喷入适量的煤粉以提高气流温度。值得注意的是，煤矸石本身所含的挥发组份和碳在高温环境中的无焰燃烧还会释放部分热量，使气流温度提高数十度，这也有利于煤矸石的活化。 

本发明所用煤矸石煅烧炉与水泥新型干法窑系统中的预分解炉类似。该装置的作用就是使煤矸石与石灰石呈悬浮状态，并提供稳定而均匀的高温环境，使煤矸石中的高岭石迅速无定形化为高活性的偏高岭石及其所含的挥发份和碳迅速燃烧释放出热量，并使石灰石迅速分解为对煅烧煤矸石活性有强烈激发作用的氧化钙。 

第二步中，喂入的物料煤矸石与石灰石在80μm筛筛余应控制在10％～15％之间，并需保证粒径小于30μm的颗粒占50％以上。对于某些含高岭石特别高的煤矸石，物料中可不添加石灰石，因此，投料时煤矸石与石灰石的比例控制在0％～50％之间。从预热旋风筒3排出的高温废气在被引回管道23后，与从第一级旋风筒来的约920℃的高温气流混合。 

在第四步中，在物料被加热的短暂过程中，不仅发生了煤矸石中的挥发份和碳燃烧、高岭石脱水而生成无定形态偏高岭石，而且还发生了石灰石分解。一般而言，煤矸石的矿物组成为高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土质矿物。这些矿物都含有晶体结构水，但蒙脱石、伊利石还含有层间吸附水。蒙脱石、伊利石的层间吸附水在100℃左右即可脱去，而他们的晶体结构水则要在400℃～600℃以上才能脱去。高岭石的晶体结构水脱去温度范围为500℃～600℃以上，其脱水后即转变为偏高岭石。因此，煤矸石经本发明的预热、煅烧等技术手段处理后，其所含的矿物完全能够迅速脱去晶体结构水，进而转变为高火山灰活性物质。另外，因粉状颗粒处于悬浮状态，且位于900℃的高温环境中，煤矸石中所含的挥发份和碳将迅速地进行无焰燃烧。因此，本发明提供的煅烧炉完全能够保证煤矸石中的挥发份和碳燃烧充分，以避免其用作混合材、掺合料时对 水泥、混凝土性质的不利影响。煤矸石中的挥发份和碳燃烧，可使气体温度升高约20℃。另一方面，随煤矸石加入的石灰石颗粒在600℃即开始发生分解，随温度提高其分解越发迅速。研究表明，温度每升高50℃，石灰石的分解速率常数就增加1倍。当温度升高至800℃～900℃时，石灰石只需几秒钟就几乎能完全分解。分解而形成的氧化钙将与煤矸石中粘土质矿物之间通过相互扩散，开始进行固相反应，生成铝酸钙、硅酸钙等水硬性矿物。因此，本发明提供的煅烧设备在煤矸石的最佳活化温度范围内，完全能够使石灰石迅速分解为氧化钙。 

本发明中所用的各级旋风筒在工艺流程中的不同阶段有不同作用。预热旋风筒3起预热煤矸石及预热煤矸石-气体分离作用；第一级旋风筒2起煅烧煤矸石-气体分离作用；第二级旋风筒5、第三级旋风筒6起冷却煤矸石及冷却煤矸石-气体分离作用。 

以下以具体实施例对本发明做进一步描述： 

实施例一：活性煤矸石的制备 

煤矸石及石灰石的80μm筛筛余分别为13.9％、11.5％，二者小于30μm的颗粒质量分数分别为67％、74％。 

从新型干法窑系统的冷却机中引入温度约900℃的热风，分别按煤矸石与石灰石的比例为100∶0、90∶10、70∶30、50∶50，分四批次喂入煤矸石煅烧系统，经预热旋风筒预热、煅烧炉煅烧、第一级至第三级旋风筒逐级冷却得到的活化粉料，分别标记为A-1、A-2、A-3、A-4。 

其中，控制预热旋风筒3出口物料温度约为400℃，出口气体温度约为500℃。煤矸石煅烧炉1出口物料温度约为850℃、出口气体温度约为920℃。第一级旋风筒2出口物料温度约为820℃，出口气体温度约为900℃。第二级旋风筒5出口物料温度约为180℃，出口气体温度约为300℃。第三级旋风筒6出口物料温度约为70℃，出口气体温度约为150℃。 

活性煤矸石的火山灰活性检测

以制备得到的粉料A-1、A-2、A-3、A-4及硅酸盐水泥为原料，配制复合水泥。 

以30％的粉料A-1、70％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-130。以30％的粉料A-2、70％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-230。以30％的粉料A-3、70％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥 A-330。以30％的粉料A-4、70％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-430。 

以40％的粉料A-1、60％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-140。以40％的粉料A-2、60％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-240。以40％的粉料A-3、60％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-340。以40％的粉料A-4、60％的硅酸盐水泥制备得到煤矸石硅酸盐复合水泥A-440。 

参照国家标准GB/T17671-1999规定进行各水泥试样的强度试验，测试结果如表1。表中A-0指未掺煤矸石的硅酸盐水泥试样，A-030指由30％的未煅烧煤矸石与70％的硅酸盐水泥配制得到的复合水泥，A-040指由40％的未煅烧煤矸石与60％的硅酸盐水泥配制得到的复合水泥。测试结果参见表1所示。 

表1 

由表1知，当煤矸石掺量为30％时，掺本发明所得的增钙煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-230、A-330、A-430)的28天抗压强度远远高于掺未煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-030)的，提高程度最大可达16.0MPa；掺本发明所得的增钙煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-230、A-330、A-430)的28天抗压强度远远高于掺普通煅烧(未增钙煅烧)煤矸石的复合水泥试样(A-130)的，提高程度最大可达9.9MPa；与硅酸盐水泥的28天抗压强度相比，掺本发明所得的增钙 煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-230、A-330、A-430)的28天抗压强度比分别达到0.85、0.90、0.89，远远高于掺未煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-030)的0.65及掺普通煅烧(未增钙煅烧)煤矸石的复合水泥试样(A-130)的0.74。当煤矸石掺量为40％时，虽然复合水泥试样(A-240、A-340、A-440)的强度较掺量为30％时的复合水泥试样(A-230、A-330、A-430)的有所下降，但他们的28天抗压强度依然远远高于掺未煅烧煤矸石的复合水泥试样(A-040)的，也高于掺普通煅烧(未增钙煅烧)煤矸石的复合水泥试样(A-140)的；复合水泥试样(A-240、A-340、A-440)的28天抗压强度与硅酸盐水泥的28天抗压强度比值分别达到0.79、0.82、0.80。由此可见，本发明提供的活性煤矸石制备工艺可显著提高煤矸石的火山灰活性，即本发明能够制备得到具有很高火山灰活性的煤矸石。 

实施例2：循环热源制备活性煤矸石 

在实施例1的基础上，对煅烧系统的废气进行处理。从预热旋风筒3排出的废气温度较高、含尘量也较高，直接排放不仅浪费热量而且污染环境。为了充分利用这部分热量，将其部分通过带气流阀的管道二次引回上升管道23，引入的废气与从第一级旋风筒来的气体混合，共同预热物料。实施例将50％从预热旋风筒3废气通道31排出的高温废气引回管道23，虽然使旋风筒3的风量增大，但对其出口气体温度影响不大，经测试预热旋风筒3的出口气体温度约为490℃。从第二级旋风筒5排出的废气温度约为300℃，从第三级旋风筒6排出的废气温度约为150℃，二者都用于煤矸石烘干及粉磨。 

从预热旋风筒3废气通道31排出的剩余的50％高温废气可经骤冷或增湿后进入新型干法窑的电收尘装置，然后排出。 

另外，若新型干法窑系统配套有纯低温余热发电系统，从旋风筒3排出的高温废气兑入冷空气后可全部作为其SP锅炉的热源，从旋风筒5排出的废气也可直接引入作为其AQC锅炉的热源。从旋风筒5、6排出的废气都可直接引入新型干法窑系统的冷却机废气收尘系统，经收尘后直接排放，收集的粉尘入煤矸石库。 

Claims (9)

1.一种活化煤矸石的制备方法，在包括有煅烧炉、多级旋风筒、风机及连接管道的系统中，将煤矸石物料在热源下煅烧，然后经多级旋风筒冷却出料得到，其特征在于，以水泥生产过程中持续不断地排放的高温烟气为热源，将高温气流引入煅烧炉，煤矸石物料呈粉末悬浮状态煅烧；

所述高温烟气的温度在700℃～900℃之间；所述煤矸石物料在80μm筛筛余控制在10％～15％之间，并粒径小于30μm的颗粒占50％以上；

所述煅烧炉底部设有高温烟气通道，上部一侧设有与第一级旋风筒连通的管道，下部通过管道与预热旋风筒底部连通；预热旋风筒顶部设废气通道，上部通过带气流阀的管道与第一级旋风筒的上升管道连通，并在上升管道之间设加料管；第一级旋风筒底部通过管道与第二级旋风筒上部相连，风机通过送风管道与该管道连通，第二级旋风筒顶部设有废气通道；第二级旋风筒底部通过管道与第三级旋风筒上部相连，风机通过送风管道与管道连通，第三级旋风筒顶部设有废气通道，底部设有出料管道。

2.根据权利要求1所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述煤矸石物料中还包括石灰石粉末。

3.根据权利要求1或2所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述煤矸石物料在进入煅烧炉前经过预热。

4.根据权利要求3所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)将高温烟气由底部引入煅烧炉，并通过管道依次进入第一级旋风筒和预热旋风筒；

2)从连接第一级旋风筒和预热旋风筒的管道中间加入所述煤矸石物料；

3)将物料从预热旋风筒中放入煅烧炉中；

4)调节高温烟气以及物料流速和流量，使煅烧炉煅烧温度在900℃左右，物料在煅烧炉中停留时间7～10秒；

5)开启连通多级旋风筒的风机送风，将从最后一级旋风筒出口放出物料收集即得到活化煤矸石。

5.根据权利要求4所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述高温烟气的温度在800℃～900℃；所述煤矸石物料中石灰石的比例控制在0％～50％之间。

6.根据权利要求5所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述高温烟气从干法窑系统引入，高温烟气是冷却机排出的高温热空气、从三次风管引出的热空气或从预热-预分解系统引出的高温废气。

7.根据权利要求6所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，另向煅烧炉中喷射燃料以提高煅烧炉中气流温度。

8.根据权利要求7所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述煅烧炉另设燃料喷嘴。

9.根据权利要求8所述活化煤矸石的制备方法，其特征在于，所述预热旋风筒的废气通道与第一级旋风筒的上升管道之间由带气流阀的回热管道相连通。

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