CN103435281A

CN103435281A - 一种水泥熟料及其制备工艺

Info

Publication number: CN103435281A
Application number: CN2013103554086A
Authority: CN
Inventors: 支俊秉; 徐永生; 张旭; 段建宁
Original assignee: WEIDUN CEMENT GROUP Co Ltd
Current assignee: WEIDUN CEMENT GROUP Co Ltd
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2013-12-11

Abstract

一种水泥熟料及其制备工艺，属于水泥及其制作工艺技术领域，所要解决的技术问题是提供一种利用废弃的工业原料制作的水泥熟料及制备这种水泥熟料的工艺，所采用的技术方案为：一种水泥熟料，所述水泥熟料由按以下重量比的原料配制而成：石灰石56.47～80.75；砂岩末6.37～18.92；镁渣7.45～20.28；粉煤灰2.36～8.69；铜矿渣1.54～6.75，上述一种水泥熟料的制备工艺，按照以下步骤进行：第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照设定的重量比混合石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣；第二步，将第一步中混合的石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣烘干、粉磨，得到生料粉；第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料，本发明应用于水泥制作。

Description

一种水泥熟料及其制备工艺

技术领域

一种水泥熟料及其制备工艺，属于水泥及其制作工艺技术领域。

背景技术

随着近些年经济的高速发展，全国各地开展了大量的工程建设，用以满足社会生产或生活需求，而水泥正是工程建设必不可少的建筑材料。水泥由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料。然后进行煅烧，一般温度在1450度左右，煅烧后的产物叫熟料。然后将熟料和石膏按比例混合一起磨细，才称之为水泥，这时候的水泥叫通用硅酸盐水泥。但是由于近几年用于生产水泥熟料的主要原材料：砂岩、铝矾土、铁粉开采难度增加，其价格成倍上涨，致使水泥生产成本明显增加，直接影响了企业经济效益。

与此同时，长期以来，砂岩切割所生产的大量砂岩粉末和边角料均含有一定量的SiO₂，这些砂岩粉末及下角料却一直随意存贮，不仅占用了大量土地，而且砂岩粉末在干燥之后极易产生扬尘，严重污染环境。经过大量的试验，砂岩粉末及下角料的中SiO₂含量在70%以上，是水泥生产过程中优良的硅质材料，这样就在污染环境的同时造成了大量的资源浪费。

粉煤灰中的Al₂O₃含量大于30％，铜矿渣中Fe₂O₃的含量大于40%，均符合国标中关于铝质和铁质校正材料的质量要求，而镁渣中CaO含量较高，可以部分代替石灰石作为钙质材料进行使用，砂岩粉末与砂岩原矿石成分一致是理想的硅质材料，可以作为水泥生料生产所用原料直接进行使用。

金属镁渣还原工序的主要物料是煅烧白云石和硅铁，还配有少量萤石作为熔剂。镁渣经过了1250℃的高温煅烧，形成了部分硅酸盐矿物C₂S，并含有少量CaF₂。所以镁渣在物料的煅烧过程中能起到晶种的作用，降低晶体的成核势能，促进晶体的形成。镁渣中含有的CaF₂还具有矿化剂的作用，也能促进硅酸盐矿物的形成，从而改善生料的易烧性。在金属镁的工业生产中，镁渣的冷却了自然冷却为主，其中的C₂S在慢冷过程中发生晶型转变，使镁渣粉化，其物理形态属于超细粉含量很高的粉状固体，易磨性非常好，能显著增加生料中超细粉的含量，提高生料的细度，理论上也能提高生料的反应活性。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种利用废弃的工业原料制作的水泥熟料及制备这种水泥熟料的工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种水泥熟料，所述水泥熟料由按以下重量比的原料配制而成：石灰石56.47～80.75；砂岩末6.37～18.92；镁渣7.45～20.28；粉煤灰2.36～8.69；铜矿渣1.54～6.75。

上述水泥熟料由按以下优选重量比的原料配制而成：石灰石68.82；砂岩末11.42；镁渣12.18；粉煤灰4.71；铜矿渣2.87。

上述一种水泥熟料的制备工艺，按照以下步骤进行：

第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照设定的重量比混合石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣；

第二步，将第一步中混合的石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣烘干、粉磨，得到生料粉；

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料。

所述的一种水泥熟料的制备工艺，在混合石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣时，将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.01～0.03，硅氧率SM值2.46提高0.05～0.25。

所述的一种水泥熟料的制备工艺，在第三步的煅烧过程，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm。

所述的一种水泥熟料的制备工艺，在第三步的煅烧过程，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明通过由按以下重量比的原料来配制水泥熟料：石灰石56.47～80.75；砂岩末6.37～18.92；镁渣7.45～20.28；粉煤灰2.36～8.69；铜矿渣1.54～6.75，由于石灰石、砂岩粉末、铜矿渣、镁渣及粉煤灰储量大、价格低，在实现这些废弃工业原料综合利用的同时，又保护了环境，避免这些废弃工业原料对环境造成污染，具有显著的经济效益，同时这也符合国家大力发展循环经济、推动资源综合利用的方针政策，具有明显的社会效益。

二、由于砂岩粉末及下角料来源丰富，价格便宜，同时在使用过程中不需要破碎，尤其是砂岩粉末本身细度非常高，大大地降低了入磨物料的整体粒度，改善了生料的易磨性；而采用铜矿渣配制的生料比起采用铁粉配制的生料易磨性也没有下降，经试验证明还略微有所提高，这是由于铜矿渣是由高温煅烧，经水淬急冷而成的玻璃体，本身水份高，但很容易烘干，同时铜矿渣本身较脆，容易进一步破碎、粉磨；由于在金属镁的工业生产中，镁渣的冷却以自然冷却为主，其中的C₂S在慢冷过程中发生晶型转变，使镁渣粉化，其物理形态属于超细粉含量很高的粉状固体物料，易磨性非常好，能显著增加生料中超细粉的含量；综上所述，采用石灰石、砂岩粉末、铜矿渣、镁渣及粉煤灰混合的原料易磨性很好，生磨难度降低，节约了生磨成本，提高了企业的经济效益；

以下是铜矿渣和铁粉配料时对生料易磨性影响的实验数据，试验证明用铜矿渣配料和铁粉配料在相同级配的小磨上粉磨30分钟后，铜矿渣配制的生料比表面积比铁矿粉配制的生料比表面积高16m²/kg；

三、由于铜矿渣与铁粉相比，含有大量的FeO和一部分的CuO，会大大降低熟料形成时的低共熔温度，降低液相粘度，有利于f-CaO的吸收，减少了f-CaO对水泥熟料安定性的危害，显著改善了生料的易烧性。

四、本发明采用传统的粉磨、煅烧工艺进行水泥熟料的制作，但是镁渣加入后，熟料中MgO的升高和铜矿渣中的FeO会降低液相形成的温度，容易造成回转窑窑尾结皮严重、窑内结圈等问题，因此需要进行了相应的工艺调整，以避免上述的窑尾结皮严重、窑内结圈等问题：

1、通过提高熟料KH、SM，降低液相量，提高液相粘度，防止了窑尾结皮严重。

熟料化学成份调整前后对比

可以看出在使用镁渣、铜矿渣配料后，将熟料液相量由27.98降至27.41%，液相粘度由2.82提高到至2.93，易烧性指数由2.74提高至了2.99，粘度计算公式采用：Bogue关于粘度与IM之间的关系公式，η=1.58IM+0.4，生料易烧性采用易烧性指数：B=C3S/(C3A+C4AF)进行计算，通过率值调整有效地提高了生料的耐火性，防止了液相提早出现，防止了窑尾结皮堵塞。

2、通过加大回转窑窑、分解炉炉系统的通风，加强了FeO的氧化，防止了窑内结圈。

由于FeO在分解炉中840℃左右就大量氧化，表现为烧失量明显减小，而分解炉中物料是在悬浮状态下进行换热和分解，其气固相接触面积比窑内要大的多，所以FeO氧化主要应由分解炉内完成，这样可避免大量未经氧化的FeO在窑后部过早出现液相，导致结后圈，为此，我们将高温风机阀门开度阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，,加强窑内特别是分解炉内的通风，强化了FeO的氧化，在生产中重点控制入窑生料表观分解率，确保分解率>90%。

3、通过适当降低煅烧温度，强化煤粉的充分燃烧，防止窑尾结皮严重、窑内结圈，保证

熟料的烧结完全。

在使用镁渣和铜矿渣配料的初期，由于生料的易烧性大为改善，熟为中的液相量明显增加，出现了窑尾缩口结皮快，窑尾负压波动大， C5下料管积料严重等现象，经常造成C5下料管堵塞导致停窑，为此调整窑系统的操作参数，将窑尾温度和分解炉温度偏低控制，将回转窑窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃，使C5出口温度降低，减少入窑物料因高温而产生积料，通过强化人工对下料管和窑尾缩口的清理，保证了窑内的通风良好，经过多次试验证明，只要保证煤粉的充分燃烧，不出现还原气氛，窑内就不会结圈。

同时在窑内操作中，始终要坚持“薄料快转”的煅烧方案，一方面可降低回转窑内物料的填充率，强化窑内的通风，避免局部出现还原气氛，另一方面可加强物料在窑内的翻滚次数，防止长厚窑皮的形成。

五、由于镁渣、粉煤灰及铜矿渣都经过了高温的煅烧，具有一定的反应活性，有利于熟料煅烧过程中各种硅酸盐矿物的形成，提高了水泥熟料的早、后期强度。

具体实施方式

利用砂岩粉末作为硅质校正材料，工业炼铜废渣铜矿渣代替铁质校正原料，采用电厂的废渣粉煤灰代替铝质校正材料，通过与石灰石和金属镁渣进行五组分配料，生产硅酸盐水泥熟料，满足了生产硅酸盐孰料矿物组成的需求，通过试验研究和试生产，产品质量完全符合GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》标准的要求。实现了工业废渣综合利用，减少了环境污染，取得了可喜的经济效益和显著的社会效益。

在熟料烧制过程中掺入的镁渣、粉煤灰和铜矿渣与同量的铝质、铁质和钙质材料相比较，价格远远低于开采的原矿石，同时采用砂岩粉末及下角料代替砂岩原矿石，价格较低，再加上不需要破碎，按每年生产硅酸盐水泥熟料180万吨计算，每年可利用工业废渣89.80万吨，比掺加同量的原矿石可节约资金641万元。

在对石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰和铜矿渣的原料管理上，应将各种原料都进行了专库存放，并对物料干燥、易造成扬尘的粉煤灰定期进行淋水，加盖塑料棚布等方法，防止造成无组织排放，避免其产生新的污染。

实施例一

一种水泥熟料，由按以下重量比的原料配制而成：石灰石56.47；砂岩末6.37；镁渣7.45；粉煤灰2.36；铜矿渣1.54。

上述的一种水泥熟料的制作工艺：

第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照以下重量比混合：石灰石56.47；砂岩末6.37；镁渣7.45；粉煤灰2.36；铜矿渣1.54；

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料，在煅烧之前将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.01，硅氧率SM值2.46提高0.05，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。

实施例二

一种水泥熟料，由按以下重量比的原料配制而成：石灰石60.37；砂岩末9.05；镁渣9.65；粉煤灰3.76；铜矿渣4.75。

上述的一种水泥熟料的制作工艺：

第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照以下重量比混合：石灰石60.37；砂岩末9.05；镁渣9.65；粉煤灰3.76；铜矿渣4.75；

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料，在煅烧之前将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.013，硅氧率SM值2.46提高0.16，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。

实施例三

一种水泥熟料，由按以下重量比的原料配制而成：石灰石68.82；砂岩末11.42；镁渣12.18；粉煤灰4.71；铜矿渣2.87。

上述的一种水泥熟料的制作工艺：

第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照以下重量比混合：石灰石68.82；砂岩末11.42；镁渣12.18；粉煤灰4.71；铜矿渣2.87；

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料，在煅烧之前将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.016，硅氧率SM值2.46提高0.11，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。

实施例四

一种水泥熟料，由按以下重量比的原料配制而成：石灰石80.75；砂岩末18.92；镁渣20.28；粉煤灰8.69；铜矿渣6.75。

上述的一种水泥熟料的制作工艺：

第一步，收集石灰石、砂岩末、镁渣、粉煤灰及铜矿渣，然后按照以下重量比混合：石灰石80.75；砂岩末18.92；镁渣20.28；粉煤灰8.69；铜矿渣6.75；

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料，在煅烧之前将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.02，硅氧率SM值2.46提高0.2，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。

经过试验试制，按照上述四个实施例的原料配制方案制作的水泥熟料，熟料3天平均抗压强度达29.0Mpa，28天熟料平均抗压强度达到60MPa以上。

熟料物理性能试验数据

上述实施例一至实施例四中所述的一种水泥熟料的制作工艺，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃，上述的高温风机以及回转窑、分解炉均针对2500t/d水泥熟料生产线的通用设备型号而言。如果针对其他规模的水泥熟料生产线，例如1000t/d水泥熟料生产线，在相同的生产条件下高温风机阀门开度增加量、风机转速增加量、回转窑的窑尾温度降低量以及分解炉的温度降低量同2500t/d水泥熟料生产线的高温风机阀门开度增加量、风机转速增加量、回转窑的窑尾温度降低量以及分解炉的温度降低量相比调整方向一致，调整幅度相同，由于实际生产中的工艺环境不能保证固定不变，因此如果实际生产条件发生变化则需要对调整幅度进行相应的微调，而不能机械的认为调整数值是一成不变的。

Claims

1.一种水泥熟料，其特征在于：所述水泥熟料由按以下重量比的原料配制而成：石灰石56.47～80.75；砂岩末6.37～18.92；镁渣7.45～20.28；粉煤灰2.36～8.69；铜矿渣1.54～6.75。

2.根据权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述水泥熟料由按以下重量比的原料配制而成：石灰石68.82；砂岩末11.42；镁渣12.18；粉煤灰4.71；铜矿渣2.87。

3.一种水泥熟料的制备工艺，其特征在于按照以下步骤进行：

第三步，将第二步中的生料粉进行煅烧，得到熟料。

4.根据权利要求3所述的一种水泥熟料的制备工艺，其特征在于：将水泥熟料的石灰饱和系数KH值0.886提高0.01～0.03，硅氧率SM值2.46提高0.05～0.25。

5.根据权利要求3所述的一种水泥熟料的制备工艺，其特征在于：在第三步的煅烧过程，将煅烧设备的高温风机的阀门开度由80%增大到85%，风机转速从1150rpm提高到1160rpm。

6.根据权利要求3所述的一种水泥熟料的制备工艺，其特征在于：在第三步的煅烧过程，将回转窑的窑尾温度由1200℃降低到1150℃，将分解炉的温度由890℃降低到840℃。