CN103601379B - 一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，在新型干法烧成系统的预分解炉和回转窑窑尾之间设置一个投料器与回转窑相连，投料器将高钙粒状渣连续均匀地抛入回转窑窑尾，所述高钙粒状渣与预分解水泥生料混合，混合后在回转窑中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理高钙粒状渣相混的分相熟料，所述高钙粒状渣的化学成分包括氧化钙和氧化铁，所述氧化钙含量为20-60wt%，所述氧化铁含量大于等于12wt%。本发明使用简单工艺制备分相水泥熟料，不仅有效利用炼钢工业矿渣，改善了环境污染问题，降低了水泥生产成本，而且直接将高钙粒状渣抛入回转窑加热，省去前序粉磨步骤，节约能源。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺。
背景技术
我国金属冶炼业产量居全球之首，每年产生钢渣约8千万吨左右，目前综合利用率不足15%。我国钢渣在水泥混凝土工业中的利用主要有三条途径：1）磨细作水泥生料；2）粉磨作混合材或作混凝土矿物掺合料；3）破碎作混凝土集料。钢渣具有和水泥熟料相似的化学组成，由于其中含有f-CaO遇水膨胀，其安定性一直是制约其作水泥混合材和矿物掺合料以及集料因素；另外，钢渣中含有一定量的铁水形成的钢颗粒和硬度很高的钙铁相，对其易磨性有不良影响，这也增加了粉磨难度，影响其作为水泥生料、水泥混合材和混凝土矿物掺合料的经济效益。我国其他高钙冶金渣（如锰渣）的综合利用率也极低，其排放量也十分惊人。冶金渣的大量排放不仅占用大量的土地，也可能对土壤和水环境带来不同程度的污染。
为突破钢渣在推广应用中的两大制约因素（安定性和易磨性），国内外一些企业采取了热焖、渣前法等解决其安定性；采用分级粉磨选铁等工艺解决其易磨性问题，但这些方法虽然也有效的解决和问题，但也增加了其工艺难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其能有效利用高钙粒状渣，且所制备的分相熟料具有良好的安定性和易磨性、强度高的特点。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，在新型干法烧成系统的预分解炉和回转窑窑尾之间设置一个投料器与回转窑相连，投料器将高钙粒状渣连续均匀地抛入回转窑窑尾，所述高钙粒状渣与预分解水泥生料混合，混合后在回转窑中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理高钙粒状渣相混的分相熟料，所述高钙粒状渣的化学成分包括氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁等，所述氧化钙含量为20-60wt%，所述氧化铁含量大于等于12wt%。
上述方案中，所述氧化钙的粒径小于等于25mm。
上述方案中，所述高钙粒状渣的加入量为熟料产量的5-30wt%。
上述方案中，所述高钙粒状渣为钢渣。
上述方案中，所述煅烧温度在常规干法烧成工艺中的煅烧温度的基础上降低10-100℃。
上述方案中，在回转窑窑尾5m范围安装扬料篦子促进高钙粒状渣和水泥生料之间混合均匀。
本发明对普通硅酸盐水泥生料的配比进行调整，在普通硅酸盐水泥生料基础上增加CaO含量1-3%，铁质矫正材料不加入或减少20-70%，得到本发明所使用的水泥生料。
本发明的原理为：钢渣中的细颗粒与水泥生料发生反应，形成硅酸盐水泥熟料矿物，由于钢渣中本身含有一定量的C3S和C2S矿物，可以促进水泥熟料的形成，降低烧成温度，钢渣中较高的铁质有利于在较低的温度下形成液相，起到晶种作用和促熔作用。其次，较大的钢渣颗粒在骤热作用下碎裂，降低了钢渣颗粒的粒径，一些钢渣颗粒表面开始融化(具有较多的溶剂矿物)，钢渣颗粒表面粘附部分生料，形成熟料矿物，钢渣在高温下吸附自身的f-CaO形成熟料矿物相，部分铁相氧化并发生化学变化，大颗粒的钢渣经过高温热处理后活性增加、安定性改善、易磨性也有一定的改善。
本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1）本发明使用简单工艺制备分相水泥熟料，不仅有效利用炼钢工业矿渣，改善了环境污染问题，降低了水泥生产成本，而且直接将高钙粒状渣抛入回转窑加热，省去前序粉磨步骤，节约能源。
2）在改进高钙粒状渣的安定性和易磨性方面具有显著进步，高钙粒状渣经加热处理后安定性和易磨性良好，按本发明工艺所制备的分相熟料强度可达58.1-63.6MPa，可用于制备强度等级为42.5、52.5和62.5的水泥，具有后期强度高、强度增进率高、比重较大，耐磨耐冲刷性好，水化热低等特点，可满足大体积混凝土工程、水工特殊工程及一般建筑的需要，具有较高的经济效益，市场前景良好。
本发明适合于高钙高铁的工业废渣的综合利用，也适合于低共熔温度低于1380℃的其他工业废渣的使用。采用该技术减少相同熟料产量石灰石的用量，降低碳排放、和NOx排放量，可适当减少煤耗，这种多项系统（熟料+热处理钢渣）的强度不低于采用相同生料制备的熟料，可用于粉磨各品种水泥，生产的水泥具有更好的耐久性。
附图说明
图1为本发明的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺中所使用的装置示意图。
图中，1-预分解炉；2-回转窑；3-投料器；4-钢渣；5分相熟料；6-扬料篦子；7-预热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明所述的高钙粒状渣包括CaO、FexOy、SiO2及Al2O3，其中，氧化钙含量为20-60wt%，氧化铁含量大于等于12wt%，氧化钙的粒径小于等于25mm。本发明所用高钙粒状渣为武钢生产的钢渣，其主要成分及含量如表1所示。可以理解的是，还可以选用化学成分满足要求的其他钢渣或粒状工业废渣，如锰渣、铅锌渣等。
表1钢渣化学组分（wt%）
| 原材料 | Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
| 武钢钢渣 | -5.10 | 23.97 | 11.84 | 19.41 | 28.15 | 10.94 | 0.37 | 0.18 | 0.72 |
实施例1
本实施例提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺（该工艺所使用的装置如图1所示），其包括以下步骤：
1）在新型干法烧成系统的预分解炉1和回转窑2窑尾之间设置一个投料器3与回转窑2相连，投料器3将钢渣4连续均匀地抛入回转窑2窑尾，所述钢渣4与预分解水泥生料混合，所述钢渣4的加入量为熟料产量的5wt%；
2）混合后在回转窑2中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理废渣相混的分相熟料5，所述煅烧温度为1450℃，煅烧时间为30分钟。
需要说明的是，钢渣中的细粉粒以及钢渣颗粒表面率先融化部分参与熟料烧成，这部分参与烧成的钢渣约占钢渣的25wt%。
烧成熟料中f-CaO为0.71wt%，烧成的分相熟料的强度可以达到58.1MPa。
实际应用中，可以在回转窑窑尾5m范围安装扬料篦子6促进钢渣4和水泥生料之间混合均匀。
实施例2
本实施例提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其包括以下步骤：
1）在新型干法烧成系统的预分解炉1和回转窑2窑尾之间设置一个投料器3与回转窑2相连，投料器3将钢渣4连续均匀地抛入回转窑2窑尾，所述钢渣4与预分解水泥生料混合，所述钢渣4的加入量为熟料产量的15wt%；
2）混合后在回转窑2中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理废渣相混的分相熟料5，所述煅烧温度为1435℃，煅烧时间为60分钟。
烧成熟料中f-CaO为0.76wt%，烧成的分相熟料的强度可以达到61.9MPa。
实施例3
本实施例提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其包括以下步骤：
1）在新型干法烧成系统的预分解炉1和回转窑2窑尾之间设置一个投料器3与回转窑2相连，投料器3将钢渣4连续均匀地抛入回转窑2窑尾，所述钢渣4与预分解水泥生料混合，所述钢渣4的加入量为熟料产量的30wt%；
2）混合后在回转窑2中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理废渣相混的分相熟料5，所述煅烧温度为1435℃，煅烧时间为60分钟。
烧成熟料中f-CaO为0.82wt%，烧成的分相熟料的强度可以达到63.6MPa。
实施例4
本实施例提供一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其包括以下步骤：
1）在新型干法烧成系统的预分解炉1和回转窑2窑尾之间设置一个投料器3与回转窑2相连，投料器3将钢渣4连续均匀地抛入回转窑2窑尾，所述钢渣4与预分解水泥生料混合，所述钢渣4的加入量为熟料产量的30wt%；
2）混合后在回转窑2中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理废渣相混的分相熟料5，所述煅烧温度为1450℃，煅烧时间为60分钟。
烧成熟料中f-CaO为0.76wt%，烧成的分相熟料的强度可以达到60.9MPa。
需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，在新型干法烧成系统的预分解炉和回转窑窑尾之间设置一个投料器与回转窑相连，投料器将高钙粒状渣连续均匀地抛入回转窑窑尾，所述高钙粒状渣与预分解水泥生料混合，混合后在回转窑中进行煅烧，烧成硅酸盐水泥熟料相和热处理高钙粒状渣相混的分相熟料，所述高钙粒状渣的化学成分包括氧化钙和氧化铁，所述氧化钙含量为20-60wt%，所述氧化铁含量大于等于12wt%。
2.如权利要求1所述的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，所述粒状渣的粒径小于等于25mm。
3.如权利要求1所述的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，所述高钙粒状渣的加入量为熟料产量的5-30wt%。
4.如权利要求1所述的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，所述高钙粒状渣为钢渣。
5.如权利要求1所述的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，所述煅烧温度在常规干法烧成工艺中的煅烧温度的基础上降低10-100℃。
6.如权利要求1所述的外抛高钙粒状渣煅烧分相熟料工艺，其特征在于，在回转窑窑尾5m范围安装扬料篦子促进高钙粒状渣和水泥生料之间混合均匀。
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