CN1014784B - 氨碱废渣制水泥的方法 - Google Patents
氨碱废渣制水泥的方法Info
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Abstract
本发明属于氨碱法纯碱生产过程中废渣的综合利用，这是废渣不经任何方法处理直接作为水泥基本原料生产425号以上普通硅酸盐水泥的工业方法，40～70%废渣加上石灰石、粉炉灰、粘土等辅助原料，经过生料配制，机械脱水成球、煅烧、尾气处理等四工序生产水泥，因此本发明氨碱废渣制水泥的方法是既生产了水泥又大量处理废渣的好方法。
Description
本发明属于氨碱法纯碱生产过程中废渣的综合利用。
氨碱法纯碱生产由于其生产技术成熟，原料来源丰富，产品质量好等特点，至今产品仍居世界纯碱生产之首，然而它的最大缺点是原料利用率低，废液排放量大，其排放量为每生产一吨纯碱约排放出废液废渣9～11m3，其中含固渣300～600kg，目前世界纯碱产量约为3000万吨，其中氨碱法纯碱约为2000万吨，每年就有两亿m3的氨液废渣排向大自然，造成资源浪费和严重的环境危害，尤其是废渣，常年堆积占去大片土地，排入海洋，河川形成“白海”之患，因此世界各国在废液废渣综合利用方面做了大量的研究工作，例如DD139590介绍了废渣加工成碱和碱土金属的重碳酸盐（Na2CO3·CaCO3），以及废渣做饲料添加剂的方法;苏联和日本利用废渣制石灰;US2474381提出了用废渣加沥青制屋顶盖板，沥青混凝土和铺路材料的方法;废渣还可有围坝造地，垫地的用途，国内厂家利用碱渣做建材如大连化工厂利用废渣做碳化砖，天津市建筑材料工业公司研制了高碱渣粘结材料并已申请了中国专利;还有利用废渣制钙质肥料或混肥等等，以上各种途径多半属于试验研究性，因技术不够成熟或成本过高能在工业上实现的不多，唯有制取水泥这一方法已在苏联实施，苏联斯捷里塔马克斯克纯碱水泥联合企业于1977年已建成一座年产八万吨废渣制水泥装置，由于废渣长期大面积堆放，日晒雨淋，渗透后又被晒干，成为“白海”，其中碱性物含量不超过1.0%，所以可以用50%～100%的废渣代替石灰石作为水泥原料，其制造工艺与一般水泥制造工艺相比无特异之处。
本发明提供了一种氯根含量为5～13%，水份为60～70%的废渣制取425号以上普通硅酸盐水泥的方法，由于废渣用量占总原料用量的60～70%，因此它既是大量处理氨碱废渣的好方法，又是变废为宝生产出水泥产品的好途径。
本发明氨碱废渣制水泥方法其工艺分为四个部分：生料制备工艺（又称湿法制备料浆工艺）;机械脱水成球工艺;煅烧工艺;尾气处理工艺;工艺流程示意图如附图。
氨碱废渣（40～70%），硅质材料，钙质材料通过球磨机（1）湿法（加水）单磨或部分混磨与单磨相结合将原料磨成料浆贮存在料浆罐内，按配方要求将料浆配成合格的生料料浆贮存在料浆罐（2）内，然后用泵将料浆送至机械脱水装置（3），经脱水后的生料饼再送到成球机（4），制成5～20mm粒径的料球（该生料也可不经过成球机成球，通过一破碎装置将脱水后的生料饼破碎），通过斗式提升机和圆盘给料机将生料球送入水泥窑（5）煅烧，煅烧后的水泥熟料经冷却后送往熟料罩棚，该水泥熟料加上石膏和掺合料（如矿渣）经球磨机（6）磨成粉状即可包装成水泥产品;从水泥窑（5）出来的尾气温度为400～800℃，该尾气通过烟室（7）将大颗粒生料沉降除掉，旋风分离器（8）进一步将尾气分离，再经换热器（9）或用余热锅炉代替换热器（9）将尾气温度降至200℃左右，从换热器（9）出来的尾气再经洗涤器（10）洗涤吸收有害气体，这时尾气即可通过烟囱（11）放空了。
本发明氨碱废渣制水泥的生料制备工艺目的是将废渣、硅质材料（粉煤灰、粘土），钙质材料（如石灰石）、铁粉等原料配制出符合水泥熟料饱和系数KH＝0.88±0.02，铝氧率P＝1.1～1.9，硅酸率n＝1.5～2.5的合格生料，具体做法是根据废渣成份及其加入量来确定其他几种原料加入量的百分数，或者固定两种主原料的干基配料比后再确定其他原料加入量的百分数，其工艺指标为生料浆流动度为100mm以下，水份70%以下，细度4900孔筛余物在10%以下。
本发明氨碱废渣制水泥的机械脱水成球工艺的目的是使生料浆水份降到35～40%，并能制成球状料球，为此生料浆必须先通过机械脱水，本发明采用了150m2板框压滤机进行脱水，压滤压力控制在0.7兆帕（8kg/cm2），经板框压滤机出来的生料饼水份已降到35～40%，再经成球（或破碎）的生料球（或生料块）完全能符合水泥窑的煅烧要求。
本发明氨碱废渣制水泥的煅烧工艺的主设备是水泥窑（5），由于废渣作为制水泥的主原料，其水泥熟料的形成过程既同于硅酸盐水泥的形成，又具有本身的特点，即在硅酸盐分解带不仅有硅酸盐的分散，还伴随有废渣中CaCl2的水解，其反应式为：
因此废渣制水泥熟料形成过程中fcao的变化不象普通硅酸盐水泥那样有一个高峰，而只是有从高到低的一边坡的现象，数据见表1
表1煅烧温度与fcao的变化
另外废渣中含有氯化物及碱金属盐类，使铁铝酸盐和硅酸盐形成较早，速度较快，因此必须严格掌握工艺操作条件才能制出合格的425号以上的硅酸盐水泥。本发明废渣制水泥过程中采用了规格为φ1.2×26米的水泥窑做了生产试验，窑的安装斜度为3度（相当7%）控制转速范围为0.38～1.9转/分。废渣制水泥的生料烧结温度随饱和系数KH的变化而变化，为了适应不同配方的生料的煅烧，窑头温度控制在1250～1450℃。窑尾温度高于700℃时不仅脱氯好，生料预烧也好，且无氯化钠的形成，但温度过高热损失大，综合考虑窑尾温度控制在400～800℃为佳。物料在窑内停留时间取决于窑的转速，为了物料在窑内有足够的停留时间和预烧充分，窑的转速以低为好，但又要考虑窑的生产能力，窑的转速以1转/分为宜，物料停留时间约2小时。归纳起来水泥窑的操作指示控制如下：
窑头温度：1250～1450℃
窑尾温度：400～800℃
转速：1转/分
物料停留时间：约2小时
本发明氨碱废渣制水泥的尾气处理工艺主要设备是烟室（7）、旋风分离器（8）、换热器或余热锅炉（9）、洗涤器（10）、烟囱（11），其处理原理是利用烟室和旋风分离器除掉气体中的生料粉尘，用换热器降温，用洗涤器洗涤吸收尾气中有害气体（如HCl），而后通过烟囱放空，尾气流量约10000m3/H，温度为400～800℃，从洗涤器出来的气体温度在40℃以下，经检测HCl含量低于0.02%，其排放量完全符合国家工业“三废”排放试行标准GBJ4-3。
如果原料中加进钾长石，则在尾气处理部分的换热器与洗涤器之间加一个布袋除尘器吸收KCl而得到KCl产品，换热器可采用水冷方式或空冷方式，其预热空气可作为水泥窑的二次汽从而降低能耗，换热器的结构形式可进行合理选型，也可用余热锅炉回收余热，洗涤器中的吸收剂宜采用含碱性液体，如采用氨碱废液上清液，其主要成份除CaCL2和NaCl外，尚含有Ca（OH）2。
本发明氨碱废渣制水泥的主原料废渣是采用堆积多年的“白灰埝”（以废渣为主），也可以采用氨碱生产过程中直接排出的废液废渣经多级澄清，取其底流（经浓缩后的废渣）进行生料配制。
本发明氨碱废渣制水泥原料成份见表2。
实施例1
以50%废渣、石灰石38～42%、粉煤灰8～12%为原料，按熟料饱和系数KH＝0.88±0.02，铝氧率P＝1.1～1.9，硅酸率n＝1.5～2.5配制生料，配制的生料浆水份为65～70%，入窑生料水份为35～40%，生产的硅酸盐水泥抗折强度在70kg/cm2以上，抗压强度在500kg/cm2以上，水泥性能见表3、表4中1-1、1-2的数据。
实施例2
以70%废渣、石灰石18～22%，粉煤灰8～
12%为原料，按熟料KH＝0.88±0.02，P＝1.1～1.9，n＝1.5～2.5配制生料，配制的生料浆水份为70～75%，入窑生料水份为35～40%，生产的硅酸盐水泥抗折强度在64kg/cm2以上，抗压强度在425kg/cm2以上，水泥性能见表3、表4中2-1、2-2的数据。
实施例3
以50%废渣、石灰石40%，铁粉2%、粉煤灰5%，粘土3%为原料，按熟料KH＝0.87±0.02，P＝1.1～1.9，n＝1.5～2.5配制生料，配制的生料浆水份为65～70%，入窑生料水份为35～40%，生产的硅酸盐水泥抗折强度在66kg/cm2以上，抗压强度在521kg/cm2以上，水泥性能见表3、表4中3-1、3-2的数据。
实施例4
以40%废渣、56%石灰石、4%粘土为原料，按熟料KH＝0.88±0.02，P＝1.1～1.9，n＝1.5～2.5配制生料，配制的生料浆水份为60～70%，入窑生料水份为35～40%，生产的硅酸盐水泥抗折强度在81kg/cm2以上，抗压强度在650kg/cm2以上，水泥性能见表3、表4中4-1，4-2的数据。
A点 G点
熟料 B点 C点 D点 E点 F点 生料
窑中火烟温度℃ 1620 1180 1000 900 800 660
硅酸盐水泥fcao（%） 0.15 1.02 9.16 12.76 0.44 0.06
废渣水泥fcao（%） 0.06 0.19 0.63 2.40 2.62 3.49
类别 名称 化学成份%
SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Cl
钙质 废渣 5～11 1～3 1～3 38～42 3.5～7
5～13
材料 石灰石 5～11 0.4～3 1～3 46～52 1.5～2.5
硅质 粉煤灰 46～50 20～30 4～9 2～4 1以下
材料 粘土 64 17 6 2 1以下
Claims (5)
1、一种用氨碱废渣制备水泥的方法，它是通过将氨碱废渣、钙质材料和硅质材料混合制成水泥生料、机械脱水、成球、煅烧而成，其特征在于该氨碱废渣含氯根5～13%、水份60～70%，其加入量为40～70%(重量)。
2、根据权利要求1所述氨碱废渣制水泥的方法，其特征在于原料配比采用50%废渣、38～42%的石灰石，8～12%粉煤灰、配制的生料浆水份为65～70%，入窑生料水份为35～40%。
3、根据权利要求1所述氨碱废渣制水泥的方法，其特征在于原料配比采用70%废渣、18～22%石灰石，8～12%粉煤灰、配制的生料浆水份为70～75%，入窑生料水份为35～40%。
4、根据权利要求1所述氨碱废渣制水泥方法，其特征在于原料配比采用50%废渣、40%石灰石，2%铁粉，5%粉煤灰，3%粘土，配制的生料浆水份为65～70%，入窑生料水份为35～40%。
5、根据权利要求1所述氨碱废渣制水泥的方法，其特征在于原料配比采用40%废渣、56%石灰石，4%粘土，配制的生料浆水份为60～70%，入窑生料水份为35～40%。
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