CN102584041A

CN102584041A - 一种利用电石渣制水泥的方法

Info

Publication number: CN102584041A
Application number: CN2012100346157A
Authority: CN
Inventors: 肖其中; 段园园
Original assignee: Hefei Cement Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: Hefei Cement Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种利用电石渣制水泥的方法，包括有窑尾烟室、回转窑、预热器和分解炉；分解炉包括有立式的炉体，炉体自上而下分别Ⅰ区和Ⅱ区；Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体内均设有煤粉喷嘴；Ⅰ区炉体顶部设有气流出口和电石渣滤饼进口，气流出口通向预热器的进料口，Ⅰ区炉体内设有分散装置和风环，风环位于分散装置的下方；Ⅱ区炉体侧壁上开有辅助原料进口，Ⅱ区炉体上连通有三次风管，Ⅱ区炉体底部设有烟室缩口，烟室缩口通向窑尾烟室，窑尾烟室的出料口通向回转窑；预热器的出料口与窑尾烟室的进料口之间安装有锁风阀。使用本发明可以节省电耗；减少了无谓的热量损失，可以节省热耗；电石渣在分解炉内完成预热和分解的过程后直接入回转窑煅烧，消除了死烧现象，可以节省热耗。

Description

一种利用电石渣制水泥的方法

技术领域：

本发明主要涉及水泥制备技术领域，尤其涉及一种利用电石渣制水泥的方法。

背景技术：

化工行业PVC的生产分为电石法和乙烯法两种，电石法的工艺路线是电石→乙炔→聚乙烯；乙烯法则依靠石油裂解。为防止石油垄断和资源枯竭，发展电石法具有战略意义。电石渣是利用电石水解制取乙炔气的废弃物，根据出渣方式的不同可分为湿排渣和干排渣，电石水解的主反应式为：CaC₂(电石)+2H₂O→C₂H₂↑(乙炔气)+Ca(OH)₂↓(电石渣)。从乙炔发生器排出的湿排电石渣含水率在90％以上，经过浓缩后其水分仍有70～80％，经过压滤后滤饼水分在35％左右。电石渣颗粒微细，50μm以下颗粒占80％以上，分散程度高，保水能力强。电石渣的主要化学成分是Ca(OH)₂，并有少许PH₃、H₂S气体残留，因此有微臭味。

电石渣具有强碱性，自然存放条件下易起灰，容易污染地下水，造成环境污染，且难以治理，严重制约了电石法PVC工业的发展。电石渣中的Ca(OH)₂受热分解后可得到CaO，因此可作为水泥生产的原料。近年来利用电石渣生产水泥得到较快发展，且主要采用“湿磨干烧”工艺或“干磨干烧”工艺，这两种工艺均有不足之处。此外还有“湿法长窑”工艺，因为能耗过高，不符合国家产业政策已被明文淘汰，本文不再阐述。

“湿磨干烧”工艺有两种生产方法，其一是将电石渣与辅助原料在湿法球磨中磨制成料浆后再压滤成生料滤饼，再送入破碎烘干机进行烘干。其二是仅将电石渣滤饼送入破碎烘干机，烘干成粉料后配料，再入回转窑煅烧成水泥熟料。第一种方法中最为人所诟病的是除电石渣以外的原料要先加水再脱水，造成蒸发水量偏高。严格意义上讲后种方法已不属于“湿磨干烧”，但与前者都使用破碎烘干机，因此放在一起陈述。破碎烘干机由于功率较大，必须置于地面，造成工艺管路复杂；且由于工况恶劣，故障率高，一旦出现故障必须停窑10处理，造成生产线运转率不高。此外，如果采用第二种方法进行水泥生产，破碎烘干机一旦超温将直接威胁到后续设备如布袋除尘器的生产安全，因此对操作及自动化控制水平要求极高。

“干磨干烧”工艺是将电石渣滤饼送入回转式烘干机进行预烘干，使其水分降至15％左右，再和辅助原料配料后用立磨进行烘干兼粉磨，再送入回转窑进行煅烧。由于“干磨干烧”工艺所用回转式烘干机热效率低下，虽然蒸发水量小于“湿磨干烧”工艺，但二者热耗相当。此外，电石渣在回转式烘干机内翻滚前进，逐渐变得密实，需要重新粉磨才能制成生料，同“湿磨干烧”先加水再脱水一样有违反工艺路线之嫌，也造成“干磨干烧”工艺电耗稍高。

电石生产的原料为优质石灰，其中所含微量元素有钾、钠、镁、磷、硫等。在电石炉内温度高达2000℃和还原气氛的条件下，原料的MgO被还原成单质，同K₂O、Na₂O一道气化后逃逸；磷、硫则与钙质结合并在电石水解时生成PH₃、H₂S气体逸出体系；在电石水解得到乙炔气的过程中，钙质只是作为载体出现，反应前后没有消耗。以上原因造成电石渣中Ca(OH)₂相对较纯，在配料时要求粘土质原料硅含量高，而硅含量高的粘土质原料往往结晶硅含量高，造成物料易磨性差。

在“干磨干烧”工艺中，采用立磨对配合料进行烘干兼粉磨，因为立磨烘干能力较强，只有立磨才能粉磨综合水分在12％左右的原料，但原料易磨性差时，往往又不推荐使用立磨。烘干能力和粉磨能力的矛盾，让立磨在“干磨干烧”工艺中的使用显得十分尴尬。

以上两种工艺中，除“湿磨干烧”的第一种方法即利用破碎烘干机烘干生料滤饼的方法外，其余方法中物料均有升温、冷却、再升温的过程，因此存在无谓的热量损失。

电石渣本身颗粒微细，不须粉磨便可用于水泥生产，压滤成滤饼后具有粘性，但基本没有强度。缓慢烘干时，外表容易结成硬壳，反而会产生一定的强度，需要重新粉磨，但在快速烘干条件下，由于内部水蒸气的生成，体积膨胀并产生内应力，滤饼会自然崩解，没有强度。

根据某厂传统工艺各级预热器锥部物料的XRD测定结果，生料中的电石渣在一级筒锥部即已分解完毕，在到达回转窑前，分解产物CaO要经过多级预热器，其温度持续升高，造成死烧，而此时粘土质矿物尚末完成分解，这种现象的发生导致活化能提高，对早期固相反应不利。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种利用电石渣制水泥的方法，它用于熟料煅烧，能够降低熟料生产的热耗、电耗。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用电石渣制水泥的方法，其特征在于：

包括有利用电石渣制水泥的装置，包括有窑尾烟室、回转窑、预热器和分解炉；

分解炉包括有立式的炉体，炉体自上而下分别Ⅰ区和Ⅱ区；Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体内均设有煤粉喷嘴；

Ⅰ区炉体顶部设有气流出口和电石渣滤饼进口，气流出口通向预热器的进料口，Ⅰ区炉体内设有分散装置和风环，风环位于分散装置的下方；

Ⅱ区炉体侧壁上开有辅助原料进口，Ⅱ区炉体上连通有三次风管，Ⅱ区炉体底部设有烟室缩口，烟室缩口通向窑尾烟室，窑尾烟室的出料口通向回转窑；

预热器的出料口与窑尾烟室的进料口之间安装有锁风阀；

在利用电石渣制水泥时，含水率在35％左右的电石渣滤饼由Ⅰ区炉体顶部电石渣滤饼进口喂入，电石渣滤饼落到分散装置即被打散，被打散的物料得到烘干后随从三次风管进入的热气流上升；剩下的块状物料则继续下落到风环上，从风环喷出旋转热风产生“旋流”效应，延缓了物料下落速度，期间，又有部分物料得到烘干；最后仍保持块状的物料则落入Ⅱ区，经过烟室缩口时，块状物料相互撞击并被粉碎，然后随热气流上升；

由生产水泥所需要的硅铝质校正料、补充钙质原料、铁粉等组成的辅助原料经预热升温后，从Ⅱ区炉体上的辅助原料进口喂入，在分解炉内大部分完成分解，连同电石渣一起随气流上升，经过气流出口后进入预热器，经收集后通过锁风阀落入回转窑内，完成水泥熟料的煅烧过程；

电石渣的分解温度在575℃左右，该分解炉的工作温度在750℃以上。

所述的一种利用电石渣制水泥的装置，其特征在于：所述炉体外套装有支座并通过支座连接在楼板上。

所述的一种利用电石渣制水泥的装置，其特征在于：所述Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体均包括有锥体部分和直筒体部分；锥体部分炉体包括有锥形外壳体，锥形外壳体的内侧壁上焊接扒钉后砌筑耐火浇注料；直筒体部分炉体包括有直筒形外壳体，直筒形外壳体的内壁上粘接硅钙板后砌耐火砖；锥体部分与直筒体部分之间缝隙用烧失垫片塞实。

目前在利用湿排电石渣制水泥时，仍遵循传统的水泥工艺，湿排电石渣经历脱水、烘干和制成生料的过程，然后在预热器内进行加热，在分解炉内进行分解，最终在回转窑内煅烧成水泥熟料。本发明针对湿排电石渣的特性，研制开发特殊的分解炉，在分解炉内设置分散装置和风环，电石渣不经历制成生料的过程，电石渣的预热、分解在分解炉内一步完成，与进入分解炉的辅助原料混合后，由预热器收集并入回转窑煅烧成水泥熟料。本发明针对电石渣的物理、化学性质，改变了传统的水泥生产方法。

针对传统工艺用于电石渣水泥生产所存在的问题及湿排电石渣的特性，本发明简化了水泥生产工艺并采用分解炉用于熟料煅烧，能够降低熟料生产的热耗、电耗；干排电石渣的含水率在10％以下，本发明中的分解炉在撤除分散装置后，同样适用于干排电石渣的水泥生产。

本发明的优点是：

本发明中的水泥生产方法比传统工艺简单，减少了电石渣水泥生产线的建设投资；由于电石渣不经历制成生料的过程，没有粉磨功耗，可以节省电耗；电石渣在水泥生产中没有升温、冷却、再升温的过程，减少了无谓的热量损失，可以节省热耗；电石渣在分解炉内完成预热和分解的过程后直接入回转窑煅烧，消除了死烧现象，可以节省热耗。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为分解炉Ⅰ区结构图。

图3为分解炉Ⅱ区结构图。

图4为图2的A-A剖面。

图5为图2的B-B剖面。

图6为图3的C-C剖面。

图7为图2的D局部放大图。

附图中的序号说明：1－气流出口；2－电石渣滤饼进口；3－分散装置；4－风环；5－煤粉喷嘴；6－支座；7－辅助原料进口；8－三次风管；9－烟室缩口；10－回转窑；11－窑尾烟室；12－锁风阀；13－预热器；14－扒钉；15－耐火浇注料；16－烧失垫片；17－硅钙板；18－耐火砖。

具体实施方式：

参见附图。

一种利用电石渣制水泥的方法，利用电石渣制水泥的装置包括有窑尾烟室11、回转窑10、预热器13和分解炉。

分解炉包括有立式的炉体，炉体自上而下分别Ⅰ区和Ⅱ区；Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体内均设有煤粉喷嘴4；Ⅰ区炉体顶部设有气流出口1和电石渣滤饼进口2，气流出口1通向预热器13的进料口，Ⅰ区炉体内设有分散装置3和风环4，风环4位于分散装置3的下方；Ⅱ区炉体侧壁上开有辅助原料进口7，Ⅱ区炉体上连通有三次风管8，Ⅱ区炉体底部设有烟室缩口9，烟室缩口9通向窑尾烟室11，窑尾烟室11的出料口通向回转窑10；预热器13的出料口与窑尾烟室11的进料口之间安装有锁风阀12。

炉体外套装有支座6并通过支座6连接在楼板上。

Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体均包括有锥体部分和直筒体部分；锥体部分炉体包括有锥形外壳体，锥形外壳体的内侧壁上焊接不锈钢的扒钉14后砌筑耐火浇注料15；直筒体部分炉体包括有直筒形外壳体，直筒形外壳体的内壁上粘接硅钙板17后砌耐火砖18；锥体部分与直筒体部分之间缝隙用烧失垫片10塞实。

分散装置3和风环4均由耐热钢制成，耐温性能好，能长期在900～950℃温度下工作，由于分解炉内没有运动部件，所以分解炉设备的故障率较低。Ⅱ区炉体与窑尾烟室11连接部分用耐火浇注料15砌成烟室缩口9，气流经过时产生“喷腾”效应。Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体内均设有煤粉喷嘴5，煤粉利用三次风管8引入的新鲜热空气进行燃烧，生产时控制Ⅰ区温度在750℃左右，Ⅱ区温度在900℃左右。

在生产时，含水率在35％左右的电石渣滤饼由Ⅰ区炉体顶部电石渣滤饼进口2喂入，可用液压传动的三道阀进行锁风。电石渣属轻质废渣，易于悬浮。电石渣滤饼落到分散装置3上即被打散，被打散的物料得到烘干后随气流上升；剩下的块状物料则继续下落到风环4上，风环4产生“旋流”效应，延缓了物料下落速度，期间，又有部分物料得到烘干；最后仍保持块状的物料则落入Ⅱ区，经过烟室缩口9时，利用烟室缩口9产生的“喷腾”效应，块状物料相互撞击并被粉碎，然后随气流上升。

由硅铝质校正料、补充钙质原料、铁粉等组成的辅助原料经各级预热器升温后，从Ⅱ区炉体上的辅助原料进口7喂入，在分解炉内大部分完成分解，连同电石渣一起随气流上升，经过气流出口1后进入预热器13，经收集后通过锁风阀12落入回转窑10内，完成水泥熟料的煅烧过程。

电石渣的分解温度在575℃左右，该分解炉的工作温度在750℃以上，采用较大的温差，使得电石渣的烘干、分解过程有所重叠，可提高热效率，防止电石渣中内水反复浸润已被烘干的部分，并充分利用水分相变所产生的应力。

该分解炉的热容量远大于破碎烘干机和回转式烘干机：如果要完成电石渣的分解过程，破碎烘干机风量足够，但风温不高；回转式烘干机风温较高但风量不够。本发明吸收破碎烘干机和立磨的部分优点，并克服它们的不足之处。本发明没有运动部件，可靠性较高，物料在悬浮状态下得到烘干，热效率较高。本发明中电石渣的预热、分解在分解炉内一步完成，随即被收集入回转窑完成煅烧，新生态的CaO有更好的反应活性，可降低熟料烧成热耗。

分解炉的锥形外壳体和直筒形外壳体均由钢板焊接而成，厚度为8mm；分解炉本体利用支座6连接在楼板上；锥体部分在锥形外壳体的内侧壁上焊接不锈钢扒钉14，间距为200mm，支护模板后砌筑耐火浇注料15，用振动棒捣实，下部锥体耐火浇注料15厚度为250mm，上部锥体耐火浇注料15厚度为200mm，经养护后脱模，用砂轮磨去棱角部分；直筒体部分先在直筒形外壳体的内壁粘接硅钙板17，厚度为100mm，然后砌耐火砖18；锥体与直筒体接触部分预留10mm，用烧失垫片16塞实；分散装置3和风环4与筒体接触部分进行焊接，砌耐火砖18时周围不足一块耐火砖18的空间再加焊扒钉14后用浇注料15填充；本分解炉砌筑完成后经烘炉后即可投入使用。

Claims

1.一种利用电石渣制水泥的方法，其特征在于：

预热器的出料口与窑尾烟室的进料口之间安装有锁风阀；

2.根据权利要求1所述的一种利用电石渣制水泥的方法，其特征在于：所述炉体外套装有支座并通过支座连接在楼板上。

3.根据权利要求1所述的一种利用电石渣制水泥的方法，其特征在于：所述Ⅰ区炉体和Ⅱ区炉体均包括有锥体部分和直筒体部分；锥体部分炉体包括有锥形外壳体，锥形外壳体的内侧壁上焊接扒钉后砌筑耐火浇注料；直筒体部分炉体包括有直筒形外壳体，直筒形外壳体的内壁上粘接硅钙板后砌耐火砖；锥体部分与直筒体部分之间缝隙用烧失垫片塞实。