CN103553377B - 利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，具体包括以下步骤：通过配料、烘干、粉磨得生料，然后将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料，所述配料过程中将原有的粘土的40-50wt%替换为黄磷渣。本发明提供的方法实施后，熟料烧成煤耗大幅下降，水泥磨和回转窑产量提高，大大节省了能源，减少CO2的排放，符合国家节能减排环保的理念；同时，该方案不仅消耗了大量的废渣，由于熟料混合材的增加，也消耗了大量废料如煤渣、煤灰、废石灰石等，减少了大量堆放废渣的土地面，保护了生态环境；另外，本发明提供的方案还能降低生产成本，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及硅酸盐熟料生产领域，具体涉及一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法。
背景技术
硅酸盐水泥熟料的主要原料之一粘土，其成本相对于黄磷渣较高，而且单纯加入粘土制得的熟料强度低，约为54-56MPa之间，水泥标准稠度用水量偏高，水泥与外加剂适应性不稳定，水泥的和易性不好等。这些性能已不能满足广大用户特别是高端用户的要求。
黄磷渣是生产黄磷后产生的一种废料，经高温水急冷后为粒化而成，其主要成分为SiO2和CaO，其中含有害物质P2O5和F-,对当地环境会产生严重污染。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，能够提高熟料强度，改善生料易烧性，提高回转窑的产量，降低烧成煤耗，提高熟料的性能。
本发明提供了一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，具体包括以下步骤：通过配料、烘干、粉磨得生料，然后将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料，其特征在于：所述配料过程中将原有的粘土的40-50wt %替换为黄磷渣。
所述的黄磷渣中的主要成分为CaO 41-44%，SiO2 40-45%，Al2O3 3-5%，Fe2O3 0.4-0.6%， P2O5 2-4.5%，F- 0.005-0.01%。由于黄磷渣中SiO2 和CaO的含量占到80%以上，可以作为原料进行生料的调配。
该方法的具体步骤为：
1）以重量计，将石灰石、粘土、硫酸渣、红砂岩、黄磷渣按混合均匀，控制混合物料中的SiO2：12-13%，Al2O3：3-3.3%，Fe2O3：1.7-2.1%，CaO：42.8-43.5%；
2）将上述物料烘干至水份含量≤1.5wt%，然后进行粉磨和筛分，控制80μm筛的筛上物≤15wt%，得到的为干粉状的生料；
3）将生料均化后进行预热分解，然后在水泥回转窑中进行高温煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，得到部份熔融的物料；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料。
通过控制入回转物料的温度和回转窑内的烧成温度，将熟料fCaO控制在0.5%至1.2%，熟料立升重控制1350±50 克/升单位。
所述石灰石中MgO含量 ≤2.5wt%，黄磷渣中P2O5的含量≤ 4.5%。
所述的烘干和粉磨步骤在立磨中进行。
所述的预热分解可通过5级预分解窑系统进行操作，其中控制入窑物料的温度在950-1000℃以内。
在进行高温煅烧时，控制水泥回转窑系统分解炉出口温度由原来的870℃降到840℃；二次风温由1100℃提高到1200℃；三次风温由900℃提高到1000℃；篦冷机一段推动次数由9-10次提高到11-12次。在高温煅烧阶段，熔融的物料占总料的25-27wt%时，可进行快速冷却。
本发明具有以下有益效果：
1）利用黄磷渣中的微量元素P2O5和F-,改善生料的易烧性，改善熟料矿物的结晶形态；由于A矿数量增加，A矿边缘比以前清晰，A矿棱柱状减少板状增加，A矿出现在空洞周围的现象减少，；B矿圆度更好，表面交叉双晶纹更明显。
2）采用黄磷渣代替部分粘土生产的硅酸盐熟料强度大幅提高，三天提高了3至5MPa，28天提高5MPa左右，水泥中混合材掺量大幅提高；由于磷渣的加入可采用高KH、高SM配料、熟料中硅酸盐矿物增加，并且由于黄磷渣中的P2O5和F的存在熟料的矿特结晶形态有了很好的改善。
3）利用黄磷渣中的P2O5和F-有效的降低了熟料的高温熔点和粘度，加速了固相反应，降低了熟料烧成温度，降低了熟料中f-CaO有含量；生料易烧性大幅改善，熟料烧成煤耗下降，水泥磨和回转窑的产量大幅提高，大大节省了能源，减少CO2的排放，节能减排。
4）通过本发明提供的方法制备的熟料，其易磨性能够显著改善，使得水泥磨产量有一定提高；水泥与外加剂相容得到了提高。用本方案生产的水泥熟料的小磨粉磨时间减少了3分钟，应用于Φ4.2×13米的水泥磨，水泥磨产量可提高15-20吨/少时。用该熟料生产的水泥制备的砼，在保证其工作性能和质量不变的情况下外加剂的用量可少用8-9%。
5）由于采用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料，不仅消耗了大量的黄磷渣，减少了对粘土资源的需求，保护了大片农田；同时增加了熟料混合材的用量，消耗了大量废料如煤渣、煤灰、废石灰石等，减少废渣的堆放，有利于保护生态环境。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，具体的操作步骤为：
1）将石灰石84-86%、粘土3-4%、硫酸渣2.5-3%、红砂岩4-4.5%、黄磷渣3-4%按比例混合均匀，控制混合物料中的石灰石的MgO≤2.5%和磷渣中P2O5≤4.5%；
2）将上述物料烘干至水份含量≤1.5wt%，然后进行粉磨和筛分，控制80μm筛的筛上物≤15wt%，得到的为干粉状的生料；
3）将生料均化后进行预热分解，然后在水泥回转窑中进行高温煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，得到25wt熔融的物料；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料，高温煅烧时加强熟料中P2O5的测定，控制熟料中P2O5≤0.4%；fCao控制在0.5%至1.2%，熟料立升重控制1350±50，熟料温度≤100℃。
熟料产值控制范围为：
熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度 KH：0.93±0.02；
水泥熟料硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例 SM：2.6±0.1；
熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例 IM：1.6±0.1。
其中实施例1中原料的化学成分见表1：
表1
生产中要加强石灰石、粘土、红沙岩、硫酸渣、磷渣的均化，保其化学成份的稳定；加强生料成份的的检验频次，提高检验结果的准确性；采用在线自动控制程序，实现生料成份的即时自动调整。努力提高KH、SM、IM率值合格率。
实施例1中，用磷渣配料前后熟料化学分析结果对比表2：
表2
用磷渣配料前后熟料物理性能对比表3：
表3
用磷渣前后回转窑的产量与熟料标煤耗见表4：
表4
综上，采用磷渣代替部分粘土配料后，熟料质量大幅提高，熟料易磨性也有效提升，熟料性能得到了改善，熟料烧成煤耗下降。
同时，将采用磷渣代替部分粘土配料后生产的熟料与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较，见表5：
表5
可见，用磷渣代替部分粘土配料后，上述各项技术指标已达到目前国内先进水平。
实施例2：
1）将石灰石85.2%、粘土3.5%、硫酸渣2.8%、红砂岩4.5%、黄磷渣4%按比例混合均匀，控制混合物料中的石灰石的MgO≤2.5%和黄磷渣中P2O5≤4.5%；其中原有生产方案中加入的粘土的 47wt%为黄磷渣所替代；
2）将上述物料烘干至水份含量≤1.5wt%，然后进行粉磨和筛分，控制80μm筛的筛上物≤15wt%，得到的为干粉状的生料；
3）将生料均化后进行预热分解，然后在水泥回转窑中进行高温煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，熔融的物料为总物料的27wt%时；经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料，高温煅烧时加强熟料中P2O5的测定，控制熟料中P2O5≤0.4%；fCao控制在0.5%至1.2%，熟料立升重控制1350±50，熟料温度≤100℃。
Claims (6)
1.一种利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，通过配料、烘干、粉磨得生料，然后将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料，其特征在于：所述配料过程中将原有的粘土的40-50wt%替换为黄磷渣；
其具体的步骤为：
1）以重量计，将石灰石、粘土、硫酸渣、红砂岩、黄磷渣混合均匀，控制混合物料中的SiO2：12-13%，Al2O3：3-3.3%，Fe2O3：1.7-2.1%，CaO：42.8-43.5%；
2）将上述物料烘干至水份含量≤1.5wt%，然后进行粉磨和筛分，控制80μm筛的筛上物≤15wt%，得到的为干粉状的生料；
3）将生料均化后进行预热分解，然后在水泥回转窑中进行高温煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，得到部份熔融的物料；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料。
2.根据权利要求1所述的利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：所述的黄磷渣中的主要成分为CaO 41-44%，SiO2 40-45%，Al2O3 3-5%，Fe2O3 0.4-0.6%， P2O5 2-4.5%，F- 0.005-0.01%。
3.根据权利要求1所述的利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：所述石灰石中MgO含量≤2.5wt%，黄磷渣中P2O5的含量≤4.5wt%。
4.根据权利要求1所述的利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：所述的烘干和粉磨步骤在立磨中进行。
5.根据权利要求1所述的利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：所述的预热分解通过5级预热分解系统进行操作，其中控制入回转窑物料的温度在950℃-1000℃内。
6.根据权利要求1所述的利用黄磷渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于： 在进行高温煅烧时，控制水泥回转窑系统分解炉出口温度由原来的870℃降到840℃；二次风温由1100℃提高到1200℃；三次风温由900℃提高到1000℃；篦冷机一段推动次数由9-10次提高到11-12次。
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