CN104743945A

CN104743945A - 一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法

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Publication number: CN104743945A
Application number: CN201510071669.4A
Authority: CN
Inventors: 张涛; 刘文银; 田太孝; 余春华
Original assignee: GEZHOUBA DANGYANG CEMENT CO Ltd
Current assignee: GEZHOUBA DANGYANG CEMENT CO Ltd
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: CN104743945B

Abstract

本发明公开了一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，将传统原料配方中的部分粘土替换为骨料尾渣，然后配料均化、烘干、粉磨得到生料，再将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料。通过本发明能够利用骨料尾渣中的MgO来改善生料的易烧性，降低熟料的烧成温度，并通过骨料尾渣中适量的MgO来与熟料矿物C4AF生成固熔体，使熟料玻璃质颜色变黑，适当改善水泥的颜色。本发明还能解决骨料尾渣的处理难题，节能环保，降低成本。

Description

一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法

技术领域

本发明涉及硅酸盐熟料生产领域，具体涉及一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法。

背景技术

生产硅酸盐熟料的主要原材料粘土，需要从外购进，且成本较高。

骨料尾渣是生产碎石之后的一种废料，其主要成分为CaO、SiO₂、Al₂O₃和MgO，如果直接将其废弃排除，存在以下问题：一是处理工作量太大，需占用大量土地资源，年产200万吨碎石约有20万吨尾渣；二是处理难度较大，成本极高；三是处理后对环境的影响极大，且存在极大的安全隐患，有可能造成滑坡、泥石流等次生灾害，最后直接废弃对资源来说是也极大的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，一方面可以利用废弃的骨料尾渣，另外，能够改善生料的易烧性，提高熟料产量，降低熟料的烧成热耗，并能适当改善熟料的颜色。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，将传统原料配方中的部分粘土替换为骨料尾渣，然后配料均化、烘干、粉磨得到生料，再将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料；

其具体步骤为：

1)按重量份计，将8-12份骨料尾渣加入76-80份石灰石中，混合均匀；

2)步骤1)所得的物料加入2-3份红砂岩、4-6份粘土、1-2份硫酸渣、3-4份黄磷渣，再次混合均匀；

3)将步骤2)所得的物料烘干至水份含量≤1.5％，然后进行粉磨和筛分，得到干粉状的生料；

4)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℃，得到部分熔融的物料；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料。

优化的方案，步骤1)及2)中，所加入的原料为10份骨料尾渣、79份石灰石、4份粘土、2份红砂岩、2份硫酸渣、3份黄磷渣。生产中要保证骨料尾渣均匀地掺入石灰石中，矿山各个开采台段的石灰石按一定的比例搭配后进仓，骨料尾渣与石灰石一同破碎之后进预均化堆棚进行均化，加强预均化棚石灰石的检验，保证均化后石灰石的MgO含量在2.8—3.2％。

所述的骨料尾渣中的主要成分为：CaO 32-36％、SiO₂ 10-12％、Al₂O₃ 2-3％、Fe₂O₃0.6-0.8％和MgO10-12％。由于骨料尾渣中含有大量生料所需的成分，故可以作为原材料进行生料调配。

步骤2)混合后所得的物料中，控制混合物料中的SiO₂：12-13％，Al₂O₃：3-3.3％，Fe₂O₃：1.7-2.1％，CaO：42.0-43.0％。

步骤3)中所述的烘干和粉磨步骤在立磨中进行；筛分时，控制80μm筛的筛上物≤15％。

步骤4)中，所述的预热分解可通过5级预分解窑系统进行操作，其中控制入水泥回转窑的物料温度在950-1000℃。

在进行高温煅烧时，控制水泥回转窑系统分解炉出口温度840℃；二次风温1200℃；三次风温1000℃；篦冷机一段推动次数11-12次。在高温煅烧阶段，熔融的物料占总料的25-27％时，硅酸三钙可顺利形成，此时进行快速冷却。

步骤4)中冷却的时间为20-30分钟，采用快速冷却对改善熟料的质量及易磨性有良好的效果，特别是当MgO含量较高时，急冷可防止MgO结晶成方镁石，改善熟料的安定性。

步骤4)中，通过控制入回转窑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。

所述预均化棚石灰石中MgO含量控制在2.8-3.2％。根据所掺入的骨料尾渣MgO含量，矿山各个开采台段的石灰石质量情况，通过计算，来合理地搭配各台段的配矿比例，使得均化后石灰石中MgO含量控制在2.8-3.2％，最终控制熟料中MgO含量在4-5％，如果MgO含量过高，会影响水泥的质量。

本发明具有以下有益效果：

1、利用骨料尾渣中的MgO来改善生料的易烧性，降低熟料的烧成温度，因为MgO在煅烧中与碱、硫等组分组合，最低共熔点约为1250-1280℃，比C₃S-C₂S-C₃A三组分最低共熔点1455℃约降低175℃。回转窑的产量有所提高，节省了能源，降低了二氧化碳的排放，节能减排。

2、利用骨料尾渣中适量的MgO来与熟料矿物铁铝酸四钙(C4AF)生成固熔体，可使熟料玻璃质颜色变黑，适当改善水泥的颜色。

3、由于利用骨料尾渣代替了部分粘土生产硅酸盐熟料，不仅消耗了废渣，而且减少了粘土的使用量40-50％，有利于农田的保护。

4、大量的骨料尾渣得以利用，因此不必再去进行任何处理，也避免了因处理不善而发生次生灾害的风险，大大的降低了安全风险。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但实施例仅在于说明本发明，而不是对其进行限制。

对比例1：

在原料配方中不加入骨料尾渣，制备硅酸盐熟料的具体步骤是：

1)将82份石灰石、10份粘土、3份红砂岩、2份硫酸渣、3份黄磷渣按比例混合均匀；

2)将步骤1)所得的物料烘干至水份含量≤1.5％，然后进行粉磨和筛分，得到干粉状的生料；

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℃，得到熔融物料的比例占25wt％时；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料；fCao控制在0.5％至1.2％，熟料立升重控制1350±50克/升，熟料温度≤100℃。

实施例1：

一种利用骨料尾渣代替部分粘土生产硅酸盐熟料的方法，其具体步骤为：

1)将100kg骨料尾渣加入800kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀；

2)步骤1)所得的物料加入40份粘土、20份红砂岩、10份硫酸渣、30份黄磷渣，再次混合均匀；

4)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℃，得到熔融物料的比例占25wt％时；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料；fCao控制在0.5％至1.2％，熟料立升重控制1350±50克/升，熟料温度≤100℃。

熟料率值控制范围为：

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；

熟料中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：1.7±0.1。

其中实施例1中骨料尾渣与石灰石的化学成分见表1：

品名	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	R₂O
										石灰石	41.75	4.16	1.15	0.23	50.85	0.88	0.25	0.15	0.31
骨料尾渣	39.86	10.52	2.61	0.74	34.01	11.28	0.2	0.15	0.28

表1

实施例1步骤1中所得的物料与对比例步骤1中所得的物料的化学成分对比见表2：

	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O
									对比例1	41.75	4.16	1.15	0.23	50.85	0.88	0.25	0.15
实施例1	41.40	4.89	1.49	0.46	48.73	2.89	0.25	0.15

表2

实施例1步骤2)中各种原材料的化学成分见表3：

品名	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O
									1)所得物料	41.40	4.89	1.49	0.46	48.73	2.89	0.36	0.15
红砂岩	2.44	86.67	6.22	1.43	0.21	0.30	1.80	0.60
									硫酸渣	-0.66	28.96	10.71	44.94	5.12	5.52	0.70	1.10
黄磷渣	0.05	39.20	4.83	0.60	42.14	3.49	1.00	0.60

表3

生产中要加强石灰石、粘土、红沙岩、硫酸渣、黄磷渣的均化，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。

其中表1-表4中，单位均为百分含量。实施例1中与对比例1中，所得的熟料化学成分对比见表4，物理性能对比见表5，耗标煤对比见表6：

	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	KH	SM	IM	f-CaO
											对比例1	0.56	20.65	5.23	2.97	64.85	3.96	0.955	2.52	1.74	1.05
实施例1	0.58	20.78	5.15	3.01	64.06	4.56	0.937	2.55	1.71	0.92

表4

用水量

初凝

终凝

三天抗压

28天抗压

小磨时间

对比例1

121ml

121分

171分

38Mpa

59.6Mpa

33分钟

实施例1

121ml

119分

176分

39Mpa

60.6Mpa

33分钟

表5

表6

从表4-表6得到的结论是：利用骨料尾渣代替部分粘土配料后，改善了生料的易烧性，熟料产量有所提升，熟料煤耗有所下降。易烧性改善后，熟料的f-CaO在原基础上降低，熟料产量在原基础上每天增加了71吨，熟料耗标煤每吨下降了1.61Kg。

同时，利用骨料尾渣代替部分原材料配料后，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7：

序号	名称	国内外同类研究的熟料	实施例1中生产的熟料
				1	熟料3天抗压强度	38Mpa	39Mpa
2	熟料28天抗压强度	59.6Mpa	60.6Mpa
				3	熟料产量	6057t/d	6128t/d
4	熟料耗标煤	95.36Kg	93.75Kg/t熟料
				5	熟料标准稠度用水量	121ml	121ml
6	Po42.5水泥混合材掺量	18％	18％
				7	Pc32.5水泥混合材掺量	43％	43％
8	熟料小磨时间	33分钟	33分钟
				9	熟料初凝时间	121分钟	119分钟
10	熟料终凝时间	171分钟	176分钟

表7

可见，利用骨料尾渣代替部分粘土配料后，上述各项指标均能保持目前国内先进水平。

实施例2：

一种利用骨料尾渣代替部分原材料生产硅酸盐熟料的方法，其具体步骤为：

1)将80kg骨料尾渣加入790kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀；

2)步骤1)所得的物料加入50份粘土、25红砂岩、20份硫酸渣、35份黄磷渣，再次混合均匀；

实施例3：

1)将100kg骨料尾渣加入790kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀；

2)步骤1)所得的物料加入40份粘土、20红砂岩、20份硫酸渣、30份黄磷渣，再次混合均匀；

实施例4：

1)将110kg骨料尾渣加入770kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀；

2)步骤1)所得的物料加入60份粘土、20红砂岩、15份硫酸渣、35份黄磷渣，再次混合均匀,控制混合物料中的SiO₂：12-13％，Al₂O₃：3-3.3％，Fe₂O₃：1.7-2.1％，CaO：42.0-43.0％；

3)将步骤2)所得的物料烘干至水份含量≤1.5％，然后进行粉磨和筛分，控制80μm筛的筛上物≤15％，得到干粉状的生料；

4)将生料均化后进行预热分解，所述的预热分解可通过5级预分解窑系统进行操作，其中控制入水泥回转窑的物料温度在950-1000℃，然后在水泥回转窑中进行高温煅烧，煅烧温度为1350-1450℃，得到熔融物料的比例占27wt％时；最后经冷却机快速冷却至≤100℃得到硅酸盐熟料。

实施例5：

1)将120kg骨料尾渣加入770kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀，保证均化后石灰石的MgO含量在2.8—3.2％；

2)步骤1)所得的物料加入50份粘土、20红砂岩、10份硫酸渣、30份黄磷渣，再次混合均匀；

实施例6：

1)将120kg骨料尾渣加入760kg石灰石中，进行破碎，然后到预均化棚进行预均化，混合均匀，保证均化后石灰石的MgO含量在2.8—3.2％；

2)步骤1)所得的物料加入40份粘土、30红砂岩、10份硫酸渣、40份黄磷渣，再次混合均匀，控制混合物料中的SiO₂：12-13％，Al₂O₃：3-3.3％，Fe₂O₃：1.7-2.1％，CaO：42.0-43.0％；

4)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℃，在进行高温煅烧时，控制水泥回转窑系统分解炉出口温度840℃；二次风温1200℃；三次风温1000℃；篦冷机一段推动次数11-12次，得到熔融物料的比例占26wt％时；最后经冷却机快速冷却至60-100℃得到硅酸盐熟料；冷却时间为20—30分钟，fCao控制在0.5％至1.2％，熟料立升重控制1350±50克/升。

Claims

1.一种利用骨料尾渣代替部分原材料生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：将传统原料配方中的部分粘土替换为骨料尾渣，然后配料均化、烘干、粉磨得到生料，再将生料进行预热分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料；

其具体步骤为：

1）按重量份计，将8-12份骨料尾渣加入76-80份石灰石中，混合均匀；

2）步骤1）所得的物料加入4-6份粘土、2-3份红砂岩、1-2份硫酸渣、3-4份黄磷渣，再次混合均匀；

3）将步骤2）所得的物料烘干至水份含量≤1.5%，然后进行粉磨和筛分，得到干粉状的生料；

4）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℃，得到部分熔融的物料；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所述的方法，其特征在于：步骤1）及2）中，所加入的原料为10份骨料尾渣、79份石灰石、4份粘土、2份红砂岩、2份硫酸渣、3份黄磷渣。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的骨料尾渣中的主要成分为：CaO 32-36%、SiO₂ 10-12%、Al₂O₃ 2-3%、Fe₂O₃ 0.6-0.8%和MgO10-12%。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤2）混合后所得的物料中，控制混合物料中的SiO₂：12-13%，Al₂O₃：3-3.3%，Fe₂O₃：1.7-2.1%，CaO：42.0-43.0%。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤3）中筛分时，控制80μm筛的筛上物≤15%。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤4）中，所述的预热分解可通过5级预分解窑系统进行操作，其中控制入水泥回转窑的物料温度在950-1000℃。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在高温煅烧阶段，熔融的物料占总料的25-27%时，可进行冷却。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤4）中冷却的时间为20-30分钟。