CN101462837A - 一种生产水泥熟料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产水泥熟料的方法，包括生料配制、粉磨，然后在干法回转窑中煅烧形成水泥熟料，所述生料先由煤矸石、低品位石灰石和铁质原料按重量百分比为：煤矸石3～8％，低品位石灰石90～95％，铁质原料1～2％配料，然后再以上述原料的总重量为100％计，超限配入低品位石灰石3～8％。本发明采用超限匹配工艺技术，以使各原料的矿物合理匹配，起到提质降耗的效果。与现有技术相比，本发明具有原料易得廉价、配料易掌握、工艺简单、节能增产明显等优点，原料成本相对降低5％以上。

Description

一种生产水泥熟料的方法
(一)技术领域
本发明涉及一种水泥熟料的生产方法。
(二)背景技术
我国水泥实物产量从1985年起已连续22年位居世界第一，2007年水泥总产量达13.5亿t。长期以来，水泥工业大多以高品位石灰石资源和优质粘土为原料，中、低品位石灰石，尤其是低品位石灰石的应用甚少。而我国石灰石资源探明储量中只有30％为高品位石灰石，约有70％为低品位石灰石。据推算，现探明的高品位石灰石储量仅能满足水泥工业30多年生产所需。因此，开发低品位石灰石资源在水泥工业中的应用已势在必行。同时，水泥是粘土消耗大户，而我国是人口大国，耕种土地已经迫近18亿亩的极限值，寻求低质值(低品质、低价值)硅铝质资源已迫在眉睫。同时，我国水泥工业能耗居高不下，节能减排也成为水泥企业面临的重要任务。近年来，水泥工业采用的新型干法回转窑工艺，由于应用窑外分解新技术、设备大型化、高效化和余热利用起到了一定的节能减排作用。但由于水泥企业大多以高分解点(900～950℃)的高品位石灰石和高熔点(1580℃)的优质粘土等的高能耗原料为生产原料，由于没有利用原料的地质潜在能量，水泥工业的节能减排仍有较大空间。
较之高品位石灰石，低品位石灰石具有较大原生结构缺陷、较低的分解能耗(比高品位石灰石约低200kJ/kg)、较好的易烧性，以及较高的潜在能量。煤矸石的矿物成分以高岭土、石英、蒙脱石、伊犁石为主，化学组成中SiO2、Al2O3约占50％-80％，与黏土化学组成相似，能提供水泥熟料煅烧所需的硅铝质成分。较之黏土，煤矸石还具有以下优点：(1)煤矸石熔点比粘土低约50～100℃；(2)煤矸石中的Fe、Zn、Pb等硫化物为能量矿物；(3)煤矸石具有一定的可燃物，其发热量在1250～6270kJ/kg；(4)煤矸石中SiO2的Si-O结构相对要比粘土溶出[SiO4]4-性能好。因此，煤矸石在水泥工业可作为替代黏土的低质值高潜能硅铝质原料。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低品位石灰石与煤矸石超限匹配生产水泥熟料的方法，利用岩矿原料受地质能量运动而转换集聚起来的自然物理化学潜在能量，使其在水泥熟料烧成中亲合释放和相互激励，达到增产、提质和节能的目标。
本发明所采用的技术方案如下：
一种烧制水泥熟料的方法，包括生料配制、粉磨，然后在干法回转窑中煅烧形成水泥熟料，所述生料先由煤矸石、低品位石灰石和铁质原料按重量百分比为：煤矸石3～8％，低品位石灰石90～95％，铁质原料1～2％配料，然后再以上述原料的总重量为100％计，超限配入低品位石灰石3～8％，以使各原料的矿物合理匹配，起到提质降耗的效果。
进一步，所述的低品位石灰石的CaO质量百分数优选为40～48％。
在生料细度工艺控制中，由于煤矸石中结晶SiO2较粗，为提高煤矸石和低品位石灰石在烧成的亲合性，优选粉磨使生料细度为：80μm筛余量不得超过10％。
本发明所述的水泥熟料的生产方法，其他工艺条件可使用常规工艺条件。
本发明可依硅酸盐水泥熟料矿物组成要求设计生料配方，并按Fe2O3、Al2O3、SiO2的需要，配足石灰石量。按照配方控制烧成温度。根据SiO2的Si-O结构溶出规则和矿物生成结晶分异规律，在熟料烧成液相反应期，生料中煤矸石Si-O结构在满足形成C2S、C3S后，多余Si-O游离出来形成准活化的f-SiO2。并在快烧急冷条件下，保证C3S、C2S的合适比例。超限匹配工艺技术，尽管从表观成分工艺配方计算石灰饱和系数KH较低，但实际形成的稳形熟料矿物量高，烧制的水泥熟料依然能达到较高强度。
具体来说，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.原料易得廉价。本发明所用的低品位石灰石分布较广，全国各地都有，储量较大，目前尚未大量利用；煤矸石是我国目前年排放量和积存量最大的工业固体废物。低品位石灰石和煤矸石只要在水泥厂合理运输半径内即可；
2.配料易掌握。只要根据原生产所用原料成分特性适当调整配方即可生产出合格的水泥熟料；
3.工艺简单。勿需对原生产工艺设备进行改造；
4节能增产明显。熟料单位热耗可降低到2842～3010kJ/kg，熟料产量可比设计产量提高8％以上。
5.原料成本相对降低5％以上。
(四)具体实施方式：
下面以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
本发明实施方式很简单，条件是在水泥生产企业附近合理运输半径内有低品位石灰石和煤矸石资源，通常勿需改造原生产工艺设备和工艺流程，只要调整原料工艺配方即可。具体实施步骤如下：
1.调研低品位石灰石和煤矸石资源情况，并取样进行化学成分分析和矿物成分分析；
2.根据低品位石灰石和煤矸石化学成分和矿物成分特性，调整原料工艺配方，确定原料的配比；
3.根据烧成的熟料的物化特性指标(如游离氧化钙含量、抗折抗压强度等)逐步调整原料的合理配比。
本发明实施例所使用的煤矸石发热量为800～2000kJ/kg，化学成分中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO的重量分数分别为72％、6.8％、2.7％、1.9％、1.7％。实施例1
2500t/d新型干法回转窑，采用浙江诸暨CaO质量百分数为44～47％的低品位石灰石和煤矸石。生料的重量百分比配方为：在原料煤矸石7.8％，低品位石灰石90.8％，铁质原料硫酸渣1.4％的基础上，再超限配入原料煤矸石、低品位石灰石、铁质原料硫酸渣总重量3.2％的低品位石灰石。粉磨使生料细度为：80μm筛<10％，然后在球磨机中磨制成生料粉，在干法回转窑中1400～1450℃煅烧形成水泥熟料。各项技术指标见下表1。
对比例
生料的原料配比如下：煤矸石7.8％，CaO质量百分数为44～47％的低品位石灰石90.8％，铁质原料硫酸渣1.4％，其他工艺条件同实施例1，所制得的水泥熟料的技术指标见表1。
表1.所制得的水泥熟料的技术指标
 
技术指标 对比例 实施例1
熟料烧成热耗(kJ/kg) 3210 2960
熟料产量(t/d) 2560 2810
熟料28天抗压强度(MPa) 52.8 53.5

Claims (2)

1、一种生产水泥熟料的方法，包括生料配制、粉磨，然后在干法回转窑中煅烧形成水泥熟料，其特征在于所述生料先由煤矸石、低品位石灰石和铁质原料按重量百分比为：煤矸石3～8％，低品位石灰石90～95％，铁质原料1～2％配料，然后再以上述原料的总重量为100％计，超限配入低品位石灰石3～8％。
2、如权利要求1所述的生产水泥熟料的方法，其特征在于所述的低品位石灰石的CaO质量百分数为40～48％。
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