CN102531428A - 一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法，利用钾长石代替粘土配制水泥生料，采用新型干法水泥回转窑，通过旁路放风技术，并安装高效回收装置，实现同时生产水泥熟料和窑灰钾肥，并实现窑灰钾肥的大规模生产；明显提高工作效率和综合利用率，节约大量能源，保护了环境，降低生产成本。一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置，是由：窑尾烟室，水泥窑，三次风管道，冷却机，混合室，冷却塔，第一输送设备，收尘器，第二输送设备，放风风机，冷空气风机构成；水泥窑的一侧设置窑尾烟室，水泥窑的另一侧设置冷却机，冷却机上方与窑尾烟室一侧之间设置三次风管道；窑尾烟室的另一侧设置混合室。
Description
技术领域
本发明涉及生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法，尤其是一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法。
背景技术
目前，我国可溶性固体钾资源极度缺乏，大部分钾资源为水不溶性的钾长石矿。作为一个农业大国，由于可溶性钾矿资源储量少，且钾肥工业发展缓慢，钾肥产量远不能满足农业生产需要，每年都需要进口；相反，我国不溶性钾矿资源丰富，尤其是结构稳定的钾长石，氧化钾K2O含量在10～20％，且蕴藏量大。因此，利用钾长石生产钾肥是解决我国对钾肥需求的根本出路。
从五十年代末，我国就开始了对利用钾长石制取钾肥的研究。现有的加工处理钾长石的方法主要有烧结法、高温熔融法、水热法、高炉冶炼法和低温分解法等。但到目前为止，钾长石生产钾肥仍未获得大规模工业生产，仍仅限于实验阶段，而且研究工作也开展得较少，究其原因，一是由于钾长石难于处理，生产工艺复杂，收率低，尾渣多，能耗高，产品档次低，综合效益差，其技术各产品质量均缺乏市场竞争力；二是对钾长石的利用尚未摆到重要的位置，没有进行过大规模工业生产。另一方面，水泥单一生产过程中在高温煅烧时大部份可以挥发的是氧化钾，其余都是水泥熟料的组成部份；耗费大量能源，降低工作效率，对环境造成污染，综合利用率低，经济负担大，增加了生产成本。
因此，若要开发出一条经济的加工钾长石的路线，必须克服以往工艺中存在的上述缺陷，生产水泥的同时，综合利用钾长石中的钾、铝、硅元素，生产钾肥，同时制成副产附加值较高的硅酸盐系列产品，并降低能耗；这是目前国内利用钾长石制钾肥的发展趋势。但也是本领域长期以来难以解决的技术难题。
鉴于上述的原因，现有的生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法需要改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置和方法，利用钾长石代替粘土配制水泥生料，采用新型干法水泥回转窑，通过旁路放风技术，并安装高效回收装置，实现同时生产水泥熟料和窑灰钾肥，并实现窑灰钾肥的大规模生产；明显提高工作效率和综合利用率，节约大量能源，保护了环境，降低生产成本。
本发明为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置，是由：窑尾烟室1，水泥窑2，三次风管道3，冷却机4，混合室5，冷却塔6，第一输送设备7，收尘器8，第二输送设备9，放风风机10，冷空气风机11构成；水泥窑2的一侧设置窑尾烟室1，水泥窑2的另一侧设置冷却机4，冷却机4上方与窑尾烟室1一侧之间设置三次风管道3；窑尾烟室1的另一侧设置混合室5，混合室5上部的一侧通过连接管道设置冷空气风机11。
混合室5的另一侧设置冷却塔6，冷却塔6的上方与混合室5的上方之间设置连接管道；冷却塔6的下方设置第一输送设备7；冷却塔6的一侧设置收尘器8，收尘器8的一侧与冷却塔6的上方与下部之间设置连接管道；收尘器8下方设置第二输送设备9，收尘器8的另一侧通过连接管道设置放风风机10。
一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石78％-82％、钾长石12.5％-16.5％、砂岩3％-5％、铁矿石1％-3％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为0.3％-2.0％的煤做燃料，在水泥窑2内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1650℃-1850℃；
另一方面，同时在水泥窑2内火焰温度为1650℃-1850℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室1上部的窑灰中；在放风风机10的作用下，通过窑尾烟室1上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室5中抽出；
在冷空气风机11的作用下，向混合室5中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至350-400℃；而后进入冷却塔6中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备7输送收集；烟气气体冷却至150-200℃后，随后进入袋式收尘器8，另一部分含钾窑灰通过收尘器8收集，并通过第二输送设备9输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
砂岩中的二氧化硅SiO2含量＞95％，铁矿石中的三氧化二铁Fe2O3含量＞55％。
萤石添加剂添加量≤1.5％，用做挥发剂，由于萤石本身也是一种矿化剂，降低物料的熔点，增加液相量，提高K2O的挥发率；但萤石的添加量需要根据生产线实际情况加入，若加入过多易造大块料增多，窑内结圈，窑皮增厚。
采用硫含量为0.3％～2.0％的煤做燃料，是由于煤中的硫元素S高温下生成的二氧化硫SO2与钾长石中分解出来的氧化钾K2O化合成钾盐，随烟气排出窑外，减少了氧化钾K2O在窑内的循环，有利于氧化钾K2O的挥发。
旁路系统的混合室5连接在窑尾烟室1一侧，窑尾烟室1的旁路管道向水泥窑2的方向引导连接出来，使旁路气体从窑尾烟室1的内侧引出，从而使大部分粉尘集中于外侧，这样抽出的气体中只含有很少的粉尘，整个旁路系统设置有一个密封塞与窑切断；这样对含钾窑灰进行收集时，提高氧化钾K2O的收集效率。
本发明的有益效果是：结构简单，设计合理，生产改进容易，操作运行方便快捷，投资低、收效快，明显提高工作效率和综合利用率，使建材、化工两个行业有机的结合起来，便于推广。
本发明利用钾长石代替粘土配制水泥生料，采用新型干法水泥回转窑，通过旁路放风技术，并安装高效回收装置，实现同时生产水泥熟料和窑灰钾肥，并实现窑灰钾肥的大规模生产；工艺方法简单，不影响水泥质量，综合利用率高，经济合理；节约了大量能源，保护了环境，降低了生产成本。
本发明加快了钾肥工业生产发展，满足国内农业生产的钾肥需求。充分利用国内不溶性钾矿丰富资源，大大提高国内生产产值和经济收入。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的总装结构示意图；
图1中：窑尾烟室1，水泥窑2，三次风管道3，冷却机4，混合室5，冷却塔6，第一输送设备7，收尘器8，第二输送设备9，放风风机10，冷空气风机11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
如图所示，一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置，是由：窑尾烟室1，水泥窑2，三次风管道3，冷却机4，混合室5，冷却塔6，第一输送设备7，收尘器8，第二输送设备9，放风风机10，冷空气风机11构成；水泥窑2的一侧设置窑尾烟室1，水泥窑2的另一侧设置冷却机4，冷却机4上方与窑尾烟室1一侧之间设置三次风管道3；窑尾烟室1的另一侧设置混合室5，混合室5上部的一侧通过连接管道设置冷空气风机11。
混合室5的另一侧设置冷却塔6，冷却塔6的上方与混合室5的上方之间设置连接管道；冷却塔6的下方设置第一输送设备7；冷却塔6的一侧设置收尘器8，收尘器8的一侧与冷却塔6的上方与下部之间设置连接管道；收尘器8下方设置第二输送设备9，收尘器8的另一侧通过连接管道设置放风风机10。
实施例2：
如图所示，一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石78％-82％、钾长石12.5％-16.5％、砂岩3％-5％、铁矿石1％-3％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为0.3％-2.0％的煤做燃料，在水泥窑2内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1650℃-1850℃；
另一方面，同时在水泥窑2内火焰温度为1650℃-1850℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室1上部的窑灰中；在放风风机10的作用下，通过窑尾烟室1上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室5中抽出；
在冷空气风机11的作用下，向混合室5中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至350-400℃；而后进入冷却塔6中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备7输送收集；烟气气体冷却至150-200℃后，随后进入袋式收尘器8，另一部分含钾窑灰通过收尘器8收集，并通过第二输送设备9输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
实施例3：
如图所示，一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石78％、钾长石16.5％、砂岩3％、铁矿石1％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为0.3％的煤做燃料，在水泥窑2内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1650℃；
另一方面，同时在水泥窑2内火焰温度为1650℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室1上部的窑灰中；在放风风机10的作用下，通过窑尾烟室1上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室5中抽出；
在冷空气风机11的作用下，向混合室5中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至350℃；而后进入冷却塔6中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备7输送收集；烟气气体冷却至150℃后，随后进入袋式收尘器8，另一部分含钾窑灰通过收尘器8收集，并通过第二输送设备9输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
实施例4：
如图所示，一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石82％、钾长石12.5％、砂岩5％、铁矿石3％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为2.0％的煤做燃料，在水泥窑2内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1850℃；
另一方面，同时在水泥窑2内火焰温度为1850℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室1上部的窑灰中；在放风风机10的作用下，通过窑尾烟室1上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室5中抽出；
在冷空气风机11的作用下，向混合室5中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至400℃；而后进入冷却塔6中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备7输送收集；烟气气体冷却至200℃后，随后进入袋式收尘器8，另一部分含钾窑灰通过收尘器8收集，并通过第二输送设备9输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
实施例5：
如图所示，一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石80％、钾长石14.5％、砂岩4％、铁矿石2％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为1.1％的煤做燃料，在水泥窑2内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1750℃；
另一方面，同时在水泥窑2内火焰温度为1750℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室1上部的窑灰中；在放风风机10的作用下，通过窑尾烟室1上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室5中抽出；
在冷空气风机11的作用下，向混合室5中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至380℃；而后进入冷却塔6中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备7输送收集；烟气气体冷却至180℃后，随后进入袋式收尘器8，另一部分含钾窑灰通过收尘器8收集，并通过第二输送设备9输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
Claims (3)
1.一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置，是由：窑尾烟室(1)，水泥窑(2)，三次风管道(3)，冷却机(4)，混合室(5)，冷却塔(6)，第一输送设备(7)，收尘器(8)，第二输送设备(9)，放风风机(10)，冷空气风机(11)构成；其特征在于：水泥窑(2)的一侧设置窑尾烟室(1)，水泥窑(2)的另一侧设置冷却机(4)，冷却机(4)上方与窑尾烟室(1)一侧之间设置三次风管道(3)；窑尾烟室(1)的另一侧设置混合室(5)，混合室(5)上部的一侧通过连接管道设置冷空气风机(11)。
2.根据权利要求1所述的一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置，其特征在于：混合室(5)的另一侧设置冷却塔(6)，冷却塔(6)的上方与混合室(5)的上方之间设置连接管道；冷却塔(6)的下方设置第一输送设备(7)；冷却塔(6)的一侧设置收尘器(8)，收尘器(8)的一侧与冷却塔(6)的上方与下部之间设置连接管道；收尘器(8)下方设置第二输送设备(9)，收尘器(8)的另一侧通过连接管道设置放风风机(10)。
3.一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的方法，其特征在于：首先将石灰石、钾长石、砂岩、铁矿石、萤石添加剂这些原料破碎后，进行储存配料；配料中各组分按重量的百分比为：石灰石78％-82％、钾长石12.5％-16.5％、砂岩3％-5％、铁矿石1％-3％、萤石添加剂≤1.5％，各组分的总和为百分之百；
然后将各原料的配料粉磨成生料，生料的颗粒度≤0.08mm，送入一种利用钾长石同时生产水泥和窑灰钾肥的装置中，一方面将生料经预热、分解、煅烧、冷却成为水泥熟料，此过程采用水泥生产常规成熟技术；煅烧时采用硫含量为0.3％-2.0％的煤做燃料，在水泥窑(2)内进行燃烧，燃烧的火焰温度为1650℃-1850℃；
另一方面，同时在水泥窑(2)内火焰温度为1650℃-1850℃的煅烧作用下，钾长石中的氧化钾K2O气体挥发出来，与烟气中的二氧化硫SO2、二氧化碳CO2化合，先形成硫酸钾K2SO4、碳酸钾K2CO3，稍后形成硅酸钾和铝酸钾，随烟气冷凝在窑尾烟室(1)上部的窑灰中；在放风风机(10)的作用下，通过窑尾烟室(1)上部的旁路将带有含钾窑灰的烟气从混合室(5)中抽出；
在冷空气风机(11)的作用下，向混合室(5)中每立方米的烟气热气体掺入3.7立方米的冷空气，将烟气气体温度降至350-400℃；而后进入冷却塔(6)中喷水，一部分含钾窑灰通过第一输送设备(7)输送收集；烟气气体冷却至150-200℃后，随后进入袋式收尘器(8)，另一部分含钾窑灰通过收尘器(8)收集，并通过第二输送设备(9)输送收集；最后，将收集的含钾窑灰加工制成钾肥，包装入库。
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