CN102976644B

CN102976644B - 中热硅酸盐水泥熟料及其生产方法

Info

Publication number: CN102976644B
Application number: CN201210510944.4A
Authority: CN
Inventors: 蒋杉平; 邓玉莲; 杨茂鑫; 廖志明; 钟靖华; 周芝丽; 刘骥; 陈昌林; 陈黔; 谭海东; 张芳
Original assignee: Guangxi Yufeng Cement Co Ltd
Current assignee: Guangxi Liuzhou Yufeng Cement Co ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN102976644A

Abstract

本发明公开了一种中热硅酸盐水泥熟料及其生产方法，属于建筑材料技术领域。所述的中热硅酸盐水泥熟料由以下重量百分比的原料组成生料：石灰石68~75%、砂岩10~15%、白云石4~9%、转炉渣6~11%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料冷却与破碎工序制成。本发明采用科学熟料配方，严格选用优质原料，具有低C₃A、高C₂S等特点，所得熟料强度高，28d抗压强度＞48MPa。

Description

中热硅酸盐水泥熟料及其生产方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种中热硅酸盐水泥熟料及其生产方法。

背景技术

中热硅酸盐水泥是以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，广泛应用于大体积混凝土工程。生产中热硅酸盐水泥的核心在于生产一种高性能的中热硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥熟料主要由四大矿物组成：硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、铝酸三钙(C₃A)和铁铝酸四钙(C₄AF)，其中水化热最高的矿物是硅酸三钙和铝酸三钙，若水泥中两者含量高，则水泥水化热就会高，对于大体积混凝土而言，由于其尺寸较大且混凝土材料是热的不良导体，所以混凝土内部的水化热不能及时散发到外部空间，就会囤积在混凝土内部导致温度升高，而混凝土表面水化产生的热量易于散发，温度较低，从而导致混凝土内外温差过大，使混凝土本身膨胀收缩不统一产生内应力，进而产生裂缝，很容易引起混凝土内部的腐蚀，降低结构的安全性，致使混凝土耐久性能下降。所以用于大体积混凝土的水泥一般是水化热比较适中的中热硅酸盐水泥，该水泥矿物中C₃S和C₃A的含量均有严格的范围，不能太高，C₃S含量的降低会使强度降低，而C₃A含量对于生料烧成过程中的液相量有较大影响，液相量的降低在一定程度上会导致生料的易烧性降低，所以需要综合考虑水泥熟料各方面的性能，合理搭配熟料矿物组成。

转炉渣为炼钢工艺过程中必然的副产品，目前，转炉渣回收利用的方法和能力极其有限，传统的转炉渣处理方法是在转炉出渣后在额外的设备或场地中进行处理，很难实现在炼钢过程中循环利用，投资和运行成本相对较高，所生产制品的附加值较低，而且转炉渣的物理化学潜力没有得到充分利用。转炉渣中CaO、f-CaO、FeO、Mg0的含量相对较高，用于生产水泥可加强水泥强度及耐久性，同时减少资源消耗，减轻环境负荷。我公司提供的中热硅酸盐水泥，采用的是“湿磨干烧”的方法生产熟料，综合利用湿法开路磨和新型干法烧成系统的优点，在煅烧过程中通过对火焰控制、温度控制、风量控制等手段，生产出达到高强度的中热硅酸盐水泥熟料。目前，该产品配方及生产方法未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种中热硅酸盐水泥熟料及其生产方法，采用科学熟料配方，严格选用原料，运用“湿磨干烧”生产工艺，生产出符合国家标准的中热硅酸盐水泥熟料。

本发明采用的技术方案是：

一种中热硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述的中热硅酸盐水泥熟料由以下重量百分比的原料组成生料：石灰石68~75%、砂岩10~15%、白云石4~9%、转炉渣6~11%，经过生料粉磨、料浆脱水、滤饼烘干破碎、熟料烧成、熟料冷却与破碎工序制成。

以上所述的中热硅酸盐水泥熟料率值为LSF=90±2，SM=2.20±0.1，AM=0.80±0.1，f-CaO的重量百分比≤0.8%,立升重≥1200g/l。

作为优选，所述的生料由以下重量百分比的原料组成：石灰石72%、砂岩13%、白云石6%、转炉渣9%。

在配料方案的设计上，严格选用原料。以上所述中热硅酸盐水泥熟料，所述的石灰石中CaO的重量百分比≥52%，MgO的重量百分比≤1.2%，粒度≤25mm，R₂O的重量百分比≤0.06%，没有夹缝土；所述的砂岩中SiO₂的重量百分比≥80%，R₂O的重量百分比≤1.3%；所述的转炉渣中Fe₂O₃的重量百分比≥30%，R₂O的重量百分比≤0.4%；所述的白云石中CaO的重量百分比≥25%，MgO的重量百分比≥16%。

一种以上所述中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，包括以下操作步骤：

1.生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石68~75%、砂岩10~15%、白云石4~9%、转炉渣6~11%，加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制成水分为33~36%的料浆；

2.料浆脱水：将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分≤20％的滤饼；

3.滤饼烘干破碎：将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为1～2%的生料粉；

4.熟料烧成：生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，使碳酸盐分解率≥88％，喂入回转窑，用窑头煤粉燃烧器将其煅烧成中热硅酸盐水泥熟料；

5.熟料冷却与破碎：出窑熟料进入篦式冷却机急冷，使温度从1100℃冷却至≤150℃，破碎，即得。

以上所述中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，所述步骤4熟料烧成工序所用煤为无烟煤，灰分的重量百分比≤30％，挥发分的重量百分比≥10％，发热量≥5700kcal/kg，固定碳C的重量百分比≥60％。

以上所述中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，所述步骤4熟料烧成工序采用二期循环控制手法：第一期为长焰顺烧；第二期为短焰急烧；交错进行。

所述长焰顺烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为36.0kPa，外流风量为45.0kPa，中心风量为4.0kPa，通过控制燃烧器用风量，使火焰刚度大幅增强，火焰长度由原来的12m延长至15m，烧成带长度由原来的18m延长至22m；窑头煤粉燃烧器喷煤量为6.0±0.3t/h。分解炉煤粉燃烧器喷煤量为11.2±0.3t/h，温度为870±10℃。窑头用煤:分解率用煤=35:65。窑转速控制3.5～3.7r/min。篦冷机推杆速度按二次风温控制；二次风温保持1100±100℃。窑尾高温风机排风量按C1筒出口温度控制；C1筒出口温度控制500～550℃。

所述短焰急烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为38.0kPa，外流风量为40.0kPa，中心风量为6.0kPa，通过控制燃烧器用风量，使火焰刚度稍微降低，火焰长度由原来的15m缩短至12m，烧成带长度由原来的22m缩短至18m；窑头煤粉燃烧器喷煤量为6.3±0.3t/h。分解炉煤粉燃烧器喷煤量为9.5±0.3t/h，温度为850±10℃。窑头用煤:分解率用煤=4:6。窑转速控制3.3～3.5r/min。篦冷机推杆速度按二次风温控制；二次风温保持1100±100℃。窑尾高温风机排风量按C1筒出口温度控制；C1筒出口温度控制500～550℃。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用科学熟料配方，在水泥的水化热与水泥强度之间找到一个平衡点，熟料率值为LSF=90±2，SM=2.20±0.1，AM=0.80±0.1，f-CaO≤0.8%,立升重≥1200g/l，C₃A=1-4%，C₃S=48-54%，既保证熟料强度又保证水化热，使水泥具有低C₃A、高C₂S等特点；

2.严格选用优质原料，所得水泥强度高，煅烧出的熟料各项指标符合GB200-2003要求，28d抗压强度＞48MPa；

3.以炼钢工艺过程中产生的副产品转炉渣为原料，可加强水泥强度及耐久性，同时减少资源消耗，减轻环境负荷。

4.生产中采用的是“湿磨干烧”的方法生产熟料，“湿磨干烧”具有生料均化性好、熟料质量高、转产便利、热耗低等优点。

5.采用二期循环煅烧控制方法，长焰顺烧与短焰急烧交错进行，转换过程可避免长焰顺烧造成后窑皮的增长恶化趋势，而新型高速射流四通道煤粉燃烧器技术的成熟，又可保障烧成带窑皮的稳定性，避免了烧成带窑皮反复剥落造成的耐火砖寿命减少。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，以说明其有益效果，但本发明绝非限于这些例子。

一、原料选取及预处理要求

1.石灰石：CaO≥52%，MgO≤1.2%，粒度≤25mm，R₂O≤0.06%，没有夹缝土。

2.砂岩：SiO₂≥80%，R₂O≤1.3%。

3.转炉渣：Fe₂O₃≥30%，R₂O≤0.4%。

4.白云石：CaO≥25%，MgO≥16%。

5.无烟煤：灰分≤30％，挥发分≥10％，发热量≥5700kcal/kg，固定碳C≥60％。

二、中热硅酸盐水泥熟料的生产方法

实施例1

1.生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石73%、砂岩13%、白云石4%、转炉渣10%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为35%料浆；

2.料浆脱水：将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为16%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；

3.滤饼烘干破碎：通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气（600℃）将其烘干成水分为1%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气（约150℃）用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟囱排入大气；

4.熟料烧成：生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，使碳酸盐分解率≥88％，喂入回转窑，用窑头煤粉燃烧器将其煅烧成中热硅酸盐水泥熟料。

熟料烧成工序采用二期循环控制手法：第一期为长焰顺烧，7天；第二期为短焰急烧，5天；交错进行。第一期长焰顺烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为36.0kPa，外流风量为45.0kPa，中心风量为4.0kPa，通过控制燃烧器用风量，使火焰刚度大幅增强，火焰长度由原来的12m延长至15m，烧成带长度由原来的18m延长至22m；窑头煤粉燃烧器喷煤量为6.0±0.3t/h。分解炉煤粉燃烧器喷煤量为11.2±0.3t/h，温度为870±10℃。窑头用煤:分解率用煤=35:65。窑转速控制3.5～3.7r/min。篦冷机推杆速度按二次风温控制；二次风温保持1100±100℃。窑尾高温风机排风量按C1筒出口温度控制；C1筒出口温度控制500～550℃。第二期短焰急烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为38.0kPa，外流风量为40.0kPa，中心风量为6.0kPa，通过控制燃烧器用风量，使火焰刚度稍微降低，火焰长度由原来的15m缩短至12m，烧成带长度由原来的22m缩短至18m；窑头煤粉燃烧器喷煤量为6.3±0.3t/h。分解炉煤粉燃烧器喷煤量为9.5±0.3t/h，温度为850±10℃。窑头用煤:分解率用煤=4:6。窑转速控制3.3～3.5r/min。篦冷机推杆速度按二次风温控制；二次风温保持1100±100℃。窑尾高温风机排风量按C1筒出口温度控制；C1筒出口温度控制500～550℃；

5.熟料冷却与破碎：出窑熟料进入篦式冷却机急冷，使温度从1100℃冷却至≤150℃，破碎，即得。中热硅酸盐水泥熟料中主要化学成分和物理性能参数详见表1。

实施例2

1.生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石68%、砂岩15%、白云石6%、转炉渣11%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为36%料浆；

2.料浆脱水：将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为18%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；

3.滤饼烘干破碎：通过箱式喂料机，将滤饼喂到烘干破碎机内，从窑尾来的废气（600℃）将其烘干成水分为2%的生料粉，经烘干废气带入旋风分离器内进行料气分离，分离出来的生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，出旋风分离器的废气（约150℃）用窑尾风机送入电除尘器进行净化后，经烟囱排入大气；

熟料烧成、熟料冷却与破碎步骤同上述实施例1。

所得中热硅酸盐水泥熟料中主要化学成分和物理性能参数详见表1。

实施例3

1.生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石72%、砂岩13%、白云石6%、转炉渣9%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为33%料浆；

2.料浆脱水：将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为17%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；

熟料烧成、熟料冷却与破碎步骤同上述实施例1。

实施例4

1.生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石75%、砂岩10%、白云石9%、转炉渣6%，采用湿法粉磨工艺，入磨原料配合一定比例的水分经过球磨机粉磨成合格料浆，将料浆泵入料浆泵系统8个料浆库，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，经均匀配料泵进入料浆过滤系统，搅拌均匀，制成水分为34%料浆；

2.料浆脱水：将上述料浆用真空吸滤机脱水，形成水分为15%滤饼，滤饼落到带有BMP的输送皮带，然后由另一条输送皮带喂入锤式烘干破碎机；

熟料烧成、熟料冷却与破碎步骤同上述实施例1。

三、中热硅酸盐水泥熟料质量控制参数

上述实施例的熟料质量控制参数结果表明，采用“湿磨干烧”的方法生产熟料，熟料质量高，详见表1。

表1中热硅酸盐水泥熟料主要化学成分、率值及矿物组成

Claims

1.一种中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

(1)生料制备：生料按以下重量百分比原料称取：石灰石68～75％、砂岩10～15％、白云石4～9％、转炉渣6～11％，加入水，进行粉磨，制成料浆，料浆经精确配料，放入料浆搅拌大池，搅拌均匀，制成水分为33～36％的料浆；

所述的石灰石中CaO的重量百分比≥52％，MgO的重量百分比≤1.2％，粒度≤25mm，R₂O的重量百分比≤0.06％，没有夹缝土；所述的砂岩中SiO₂的重量百分比≥80％，R₂O的重量百分比≤1.3％；所述的白云石中CaO的重量百分比≥25％，MgO的重量百分比≥16％；所述的转炉渣中Fe₂O₃的重量百分比≥30％，R₂O的重量百分比≤0.4％；

(2)料浆脱水：将料浆经真空吸滤机脱水后形成水分≤18％的滤饼；

(3)滤饼烘干破碎：将滤饼喂到烘干破碎机内，利用窑尾来的热废气将其烘干成水分为1～2％的生料粉；

(4)熟料烧成：生料粉进入烧成系统的旋风预热器、分解炉中，使碳酸盐分解率≥88％，喂入回转窑，用窑头煤粉燃烧器将其煅烧成中热硅酸盐水泥熟料；

所述熟料烧成工序采用二期循环控制手法：第一期为长焰顺烧；第二期为短焰急烧；交错进行；

所述长焰顺烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为36.0kPa，外流风量为45.0kPa，中心风量为4.0kPa，喷煤量为6.0±0.3t/h，窑转速为3.5～3.7r/min；分解炉煤粉燃烧器喷煤量为11.2±0.3t/h，温度为870±10℃；窑头用煤:分解炉用煤＝35:65；

所述短焰急烧工序中窑头煤粉燃烧器为四通道煤粉燃烧器，内流风量为38.0kPa，外流风量为40.0kPa，中心风量为6.0kPa，窑头煤粉燃烧器喷煤量为6.3±0.3t/h，窑转速控制3.3～3.5r/min；分解炉煤粉燃烧器喷煤量为9.5±0.3t/h，温度为850±10℃；窑头用煤:分解率用煤＝4:6；

所述的中热硅酸盐水泥熟料率值为LSF＝90±2，SM＝2.20±0.1，AM＝0.80±0.1，f-CaO的重量百分比≤0.8％,立升重≥1200g/l；

(5)熟料冷却与破碎：出窑熟料进入篦式冷却机急冷，使温度从1100℃冷却至≤150℃，破碎，即得。

2.根据权利要求1所述中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)熟料烧成工序所用煤为无烟煤，灰分的重量百分比≤30％，挥发分的重量百分比≥10％，发热量≥5700kcal/kg，固定碳C的重量百分比≥60％。

3.根据权利要求1或2所述中热硅酸盐水泥熟料的生产方法，其特征在于，所述的生料由以下重量百分比的原料组成：石灰石72％、砂岩13％、白云石6％、转炉渣9％。