CN105621908A - 一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料，即多相低共熔物质促进熟料煅烧温度降低从而达到低耗、优质、高产的目的。其水泥熟料，是由辅料和其他硅酸盐熟料矿物混合，采用干法生产线制成，所述辅料的重量百分比为0.5%～0.8%萤石，0.3%～0.5%石膏，3%～4%熟料，4%～5%钢渣；所述其他硅酸盐熟料矿物的重量百分比为79%～81%石灰石，3%～3.5%砂岩，7%～8%粉煤灰。本发明生产硅酸盐水泥熟料能够显著的改善生料的易烧性，降低了熟料的烧成温度，节煤效果显著，回转窑系统投料量增加5%左右，达到了增产的目的。

Description

一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料
技术领域
本发明涉及一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料，即多相低共熔物质促进熟料煅烧温度降低从而达到低耗、优质、高产的目的。
背景技术
随着水泥行业产能严重过剩，市场需求量持续萎缩的情况下，水泥企业必须通过节能增效才能在竞争中领先于同行业。通过降低熟料烧成热耗、提升熟料质量是降低生产成本、节能增效的有效途径。
对硅酸盐水泥熟料而言，C3S的形成是整个熟料烧成的关键。同时，C3S的生成量直接影响熟料产品质量。国内外学者研究表明，在立窑熟料煅烧工艺中单掺少量含氟物质作为矿化剂能够降低熟料煅烧生成温度，达到降耗的目的，实践结果表明可降低单位热耗2%～2.6%；还有部分专家提出将含氟和含硫物质的物质共同作用于熟料煅烧工艺中的理论可行性，但没有工业实践，尤其是在新型干法水泥生产线中更没有成功案例。新型干法水泥生产工艺特征不同于立窑工艺，若物料液相提前出现，甚至是局部产生量较多时，极易引起预热器系统的堵塞或者回转窑内结圈、结球现象的发生，很大程度上影响了新型干法水泥生产线的连续稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料，结合理论基础研究，创新性的提出按本发明设计的物料配比，多元素物质共同作用于熟料煅烧过程中，显著降低物料液相生成温度，起到降耗、提升熟料质量的目的，成功的在新型干法水泥生产线中得到应用。
本发明解决的技术方案是：
本发明涉及一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料，是由辅料和其他硅酸盐熟料矿物混合，采用干法生产线制成，所述辅料的重量百分比为0.5%～0.8%萤石，0.3%～0.5%石膏，3%～4%熟料，4%～5%钢渣；所述其他硅酸盐熟料矿物的重量百分比为79%～81%石灰石，3%～3.5%砂岩，7%～8%粉煤灰。
上述本发明的水泥熟料，优选的，所述的萤石与石膏提供的F-与SO3比值控制为0.41～1.0。
上述本发明的水泥熟料，优选的，所述的熟料三率值控制为石灰饱和比0.92±0.02，硅酸率2.8±0.1，铝氧率1.4±0.1。
萤石和石膏作为矿化剂分别提供CaF2和SO3，而钢渣和熟料作为晶种作用于熟料煅烧过程中。在水泥熟料煅烧中，萤石和石膏所含的微量元素能够降低液相生成温度和粘度，促进CaO溶解和钙离子扩散，加快C3S晶体生成速度；而晶种则是作为一种成核集体，克服或降低C3S晶核形成的成核势垒，加快C3S晶体形成速度。对硅酸盐水泥熟料而言，C3S的形成是整个熟料烧成的关键。同时，C3S的生成量直接影响产品质量。单掺少量含CaF2的萤石在较低温度下（如1300℃）不能形成大量C3S，也不能实现低温煅烧，而同时掺入萤石和石膏，则情况相反，在1200℃就有较多的C3S生成，1300℃即烧成熟料，烧成温度约降低150℃，并且由于熟料晶种的存在，生成早强矿物而使熟料具有早强性能。
萤石、石膏、钢渣与熟料晶种在高温煅烧时形成了相辅相成的条件，对C3S析晶非常有利。晶种和以萤石为主的矿化剂一起使用，可以充分发挥各自在熟料形成过程中的优势，而且对稳定窑内热工制度有着非常关键的作用。
虽然在水泥生产中，立窑工艺也有添加萤石、石膏作为水泥生产的矿化剂，但是对干新型干法水泥工艺，由于生料在预热器内进行悬浮预分解，碳酸盐矿物分解率可达90%以上，矿化剂与晶种的共同作用会降低液相生成温度，液相会提前出现，若配比不当，极易发生预热器堵塞，回转窑内结长厚窑皮、结球等工艺事故的发生，本发明通过长期的实践校正，确定了矿化剂与晶种多相低共熔作用时它们之间严格的配比关系，才达到了预期的目的。
本发明的有益效果是，本发明生产硅酸盐水泥熟料能够显著的改善生料的易烧性，萤石与石膏的掺入，降低了熟料的烧成温度，节煤效果显著，而且钢渣与熟料中钙元素以CaO形式存在，不存在碳酸盐分解需要的吸收热，熟料标煤耗下降6%～8%。因物料易烧性得到改善，回转窑系统投料量增加5%左右，达到了增产的目的。在生产过程中，必须控制氟硫比在0.41～1.0之间，预热器系统才不会发生结皮性堵塞，回转窑内结圈、结球的不良的工艺事故才不会发生。熟料产品质量3天抗压强度相比较于未掺微量元素物质时可提高2.0～2.5Mpa，28天抗压强度提高1.2～1.5Mpa，其他物理化学指标均符合国家标准规定。
具体实施方式
实施例1
本发明应用于2500t/d新型干法水泥生产线中，微量元素物质由0.5%萤石，0.3%石膏，4%优质熟料，5%钢渣，其他硅酸盐熟料矿物所需的主要成分由80.2%石灰石，3%砂岩，7%粉煤灰构成。其中氟硫比值控制为0.41。由多种微量元素作用的熟料三率值控制为饱和比0.91，硅酸率2.9，铝氧率1.5。配制的生料应用于2500t/d新型干法水泥生产线中进行熟料的煅烧，因多相低共熔物的作用，生料易烧性改善，出窑熟料游离钙相比较空白期下降0.6%，因严格控制氟硫比值控制为0.41，生产过程中预热器未发生结皮性堵塞，回转窑内不结圈、不结球，回转窑连续运转率达98%。熟料产品质量三天抗压强度提高2.2Mpa，28天抗压强度提高1.2Mpa。熟料标煤耗由109kg/t降至102.3kg/t，下降率为6.1%。烧成温度为1300℃；回转窑系统投料量增加5%。
实施例2
本发明应用于5000t/d新型干法水泥生产线中，微量元素由0.7%萤石，0.3%石膏，4.5%优质熟料，5%钢渣，其他硅酸盐熟料矿物所需的主要成分由81%石灰石，3%砂岩，5.5%粉煤灰构成。其中氟硫比值控制为0.58。由多种微量元素作用的熟料三率值控制为饱和比0.93，硅酸率2.7，铝氧率1.4。配制的生料应用于5000t/d新型干法水泥生产线中进行熟料的煅烧，因多相低共熔物的作用，生料易烧性改善，出窑熟料游离钙相比较空白期下降0.7%，因严格控制氟硫比值控制为0.58，生产过程中预热器未发生结皮性堵塞，回转窑内不结圈、不结球，回转窑连续运转率达97.6%。熟料产品质量三天抗压强度提高2.3Mpa，28天抗压强度提高1.4Mpa。熟料标煤耗由106.5kg/t下降至99.3kg/t，下降率达6.8%。烧成温度为1300℃；回转窑系统投料量增加5%。

Claims (3)

1.一种低烧成温度、低能耗和高强度水泥熟料，其特征在于，是由辅料和其他硅酸盐熟料矿物混合，采用干法生产线制成，所述辅料的重量百分比为0.5%～0.8%萤石，0.3%～0.5%石膏，3%～4%熟料，4%～5%钢渣；所述其他硅酸盐熟料矿物的重量百分比为79%～81%石灰石，3%～3.5%砂岩，7%～8%粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述的萤石与石膏提供的F-与SO3比值控制为0.41～1.0。
3.根据权利要求1或2所述的水泥熟料，其特征在于，所述的熟料三率值控制为石灰饱和比0.92±0.02，硅酸率2.8±0.1，铝氧率1.4±0.1。
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