CN106977120B - 一种白水泥熟料及其煅烧、冷却漂白方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白水泥熟料及其煅烧、冷却漂白方法，其白水泥生料的原料组成，以重量百分比计主要为：石灰石30‑50%、低铁采矿废石30‑50%、矽砂10‑18%、铝渣1.5‑2.5%、萤石0.3‑0.5%。本发明通过原材料着色元素的控制、生料的配料、熟料煅烧、熟料冷却等多个方面来控制，在提高白水泥的强度的同时有效提高了白水泥的白度，且水泥熟料无水分、不易结块、不易堵库，熟料长期存放强度稳定。

Description

一种白水泥熟料及其煅烧、冷却漂白方法

技术领域

本发明涉及水泥生产技术领域，具体涉及一种白水泥熟料及其煅烧、冷却漂白方法。

背景技术

白水泥生产过程中，熟料的白度是一个重要的技术经济指标，为了保证白水泥熟料的白度，在熟料出窑时必须进行漂白，而目前的漂白工艺有三种：1.水浴法：将高温出窑熟料从窑口直接排入水池中，水浴冷却后，采用拉链机等设备取出熟料，该方法能耗高，熟料浸水后部分水化降低了熟料的强度；2.回转窑内喷水法 ：熟料出窑前采取喷水冷却，同时喷入还原剂阻止生成 Fe₂O₃，该方法中部分水蒸气入窑增加了系统能耗，影响了回转窑的正常运行；3.漂白机法 ：出窑熟料入单筒冷却机，又称单筒漂白机，单筒漂白机内布置一定的喷嘴，冷却水均匀的喷洒到熟料上，汽化的水蒸气由抽气管抽出，出单筒漂白机熟料冷却至 50℃～ 150℃后直接入熟料库，该方法为现有白水泥生产线熟料漂白及冷却的主要工艺，得到广泛应用。

通常，白水泥熟料喷水急冷至 600℃左右即可满足漂白要求，熟料剩余的热量如果能有效回收，可以大幅度降低烧成系统的热耗。上述三种白水泥熟料漂白工艺中，均没有对熟料剩余的热量进行有效地回收利用：方法1不具备热量回收的功能，方法2、3中冷却熟料生成的高温水蒸气由抽气管抽出，通过热交换器等设备可回收一部分水蒸气的热量，但热回收效果较差，同时喷水漂白对熟料强度影响较大，不利于白水泥磨制时混合材的添加。因此，开发高效节能的白水泥漂白技术，提高热回收效率，对白水泥工业节能降耗意义重大。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种熟料强度高、白度好且热能利用率高的白水泥熟料煅烧及冷却漂白方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案之一是：一种白水泥熟料，其生料的原料组成，以重量百分比计主要为：石灰石30-50%、低铁采矿废石30-50%、矽砂10-18%、铝渣1.5-2.5%、萤石0.3-0.5%。

上述白水泥生料的原料还包括：活性氧化铝0.5-0.6%。

优选地，石灰石要求CaO≥50%、Fe₂O₃≤0.2%，低铁采矿废石要求CaO≥48%、Fe₂O₃≤0.1%，矽砂要求SiO₂≥95.0%、Fe2O3≤0.1%，铝渣Al₂O₃≥75.0%、Fe₂O₃≤1.50%，萤石要求CaF₂≥60.0%、Fe₂O₃≤0.28%。

本发明采用的技术方案之二是：一种白水泥熟料煅烧、冷却漂白方法，其特征在于，包括如下步骤：

（一）生料准备：按生料的原料配方准备原料，严控原料中Fe₂O₃的含量≤0.15%，控制饱和比KH=0.95±0.03，硅率n=6.3±0.3，生料中Al₂O₃含量=2.3±0.1%，MgO≤2.8%；然后按硅酸盐水泥常规生产方法对原料进行配比、磨粉、均化处理；

（二）燃料准备：采用热量较高的石油焦搭配高热值煤作为燃料，其中燃料中石油焦：煤的重量比为1-2:1，对石油焦的质量控制：发热量Q_arnet≥7800Kcal/Kg，挥发分V_ad≥12.0%，灰分A_ad≤1.20%，且灰分中Fe₂O₃≤0.80%；高热值煤发热量Q_arnet≥6000Kcal/Kg，挥发分V_ad≥30.0%，灰分A_ad≤10%；

（三）熟料烧成：在回转窑内进行烧成，熟料出窑温度为1300-1400℃；

（四）熟料冷却：

（1）采用篦冷机冷却，篦冷机前段冷却风机总风量配备为用于普通硅酸盐水泥冷却风量的1.5-2.0倍；

（2）篦冷机中段各风室风机配备水枪，水枪中的水由高压水泵提供，水枪前端装置有喷头，从喷头出来的水在风机的作用下喷射入篦冷机，进篦冷机时呈雾化状态，对高温熟料进行急速冷却的同时进行漂白，熟料经过前段、中段篦床后被急冷至580-620℃；

（3）篦冷机后段，风冷至100℃以下；

（4）对篦冷机中与高温熟料进行热交换后得到的热风分成三部分处理，其中一部分作为二次风进入回转窑内，提高入窑二次风的温度，一部分通过热风管道进入窑头锅炉用于余热发电，还有一部分通过三次风管进入分解炉；

（五）其余步骤同现有硅酸盐水泥的常规生产方法，最终制得白度≥86、抗压强度3d≥40Mpa、28d≥68Mpa的白水泥熟料。

优选地，在步骤（三）中，需要保持回转窑内弱还原气氛进行熟料的煅烧，抑制着色元素氧化物的生产。

优选地，在步骤（三）中，将烧成带前移至近窑头1.5-2.5米处。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过原材料着色元素的控制、生料的配料、熟料煅烧、熟料冷却等多个方面来控制，在提高白水泥的强度的同时有效提高了白水泥的白度；

2.本发明的水泥熟料无水分、不易结块、不易堵库，熟料长期存放强度稳定；

3.采用低铁采矿废石、铝渣等，废物利用，也降低了生产成本；

4.采用少量的水雾化漂白，其产生的极其少量的水汽，对窑况基本无影响，节约用水量，也减少了因喷水造成的水污染和大气污染。

5.窑内高温废气再利用，提高了热能回收利用率及效率。

附图说明

图1为现有技术中的喷水漂白冷却工艺简图

图2为本发明冷却漂白工艺简图。

具体实施方式

现在结合具体实施例，来对本发明作进一步的阐述。本实施例为上述原料配比及生产方法在2500t/d的干法窑上的实际生产过程，其数据为每2小时一个样进行编号。

具体实施例：

生料配料：石灰石30-50%、低铁采矿废石30-50%、矽砂10-18%、铝渣1.5-2.5%、萤石0.3-0.5%、活性氧化铝0.5-0.6%。

生料中各原料的要求：石灰石要求CaO≥50%、Fe₂O₃≤0.2%，低铁采矿废石要求CaO≥48%、Fe₂O₃≤0.1%，矽砂要求SiO₂≥95.0%、Fe2O3≤0.1%，铝渣Al₂O₃≥75.0%、Fe₂O₃≤1.50%，萤石要求CaF₂≥60.0%、Fe₂O₃≤0.28%。

白水泥熟料煅烧、冷却漂白方法，如图2所示，包括如下步骤：

1.生料准备：按生料的原料配方准备原料，原料中的着色元素的含量严加控制，严控原料中着色元素的含量，主要控制Fe₂O₃的含量≤0.15%，生料饱和比KH=0.95±0.03，硅率n=6.3±0.3，生料中Al₂O₃含量=2.3±0.1，MgO≤2.8%；然后按硅酸盐水泥常规生产方法对原料进行配比、磨粉、均化处理。配料后的生料化学成分及率值如表1所示：

表1：生料的化学成分

2.燃料准备：由于生料中氧化铁含量与喷水漂白工艺相比控制更低，铝率和硅率较高，故生料煅烧更加困难，要求燃料热值高，燃烧速度快且燃烧完全。采用热量较高的石油焦搭配高热值煤作为燃料，其中燃料中石油焦：煤的重量比为1-2:1，对石油焦的质量控制：发热量Q_arnet≥7800Kcal/Kg，挥发分V_ad≥12.0%，灰分A_ad≤1.20%，且灰分中Fe₂O₃≤0.80%。高热值煤发热量Q_arnet≥6000Kcal/Kg，挥发分V_ad≥30.0%，灰分A_ad≤10%。

3.熟料烧成：

1）保持回转窑内弱还原气氛煅烧，抑制着色元素氧化物的生成，有利于熟料的白度；

2）使用新型四通道煤管，配套一台风压90KPa，风量12.5m³/s高压风机，可灵活调整火焰形状，保证火焰有力，满足高饱和比、高硅率、高铝率的煅烧需求；

3）回转窑处于高温快转的状态，保证窑内薄料快烧，最大限度降低窑内填充率，有利于熟料的结粒，可减少熟料粉料的生成，又可减少大颗粒熟料的产生，保证出窑熟料结粒均齐，颗粒偏细。因为熟料细小粉粒比大颗粒更易烧结，甚至熔融，因而其密度大，急冷效果略差，而过大的颗粒熟料急冷速度比较缓慢，颗粒内部骤冷更差。同时，出窑熟料颗粒粗大，表明窑内煅烧温度偏高或烧结时间过长，致使熟料表面由于煤灰的增多而呈褐色，影响熟料的白度，因此，保持熟料细小颗粒状为最佳；

4）将烧成带前移至近窑头1.5-2.5米处,保证生料在最短时间内熔融后，迅速通过冷却带，进入篦冷机快速冷却。即保证熟料急冷前的处于1300-1400℃高温，有利于熟料强度的提高。

5）在需要提产提窑速时，需在确保窑内清晰有结粒的前提下，先增加煤管风力至1.1-1.4倍，再在回转窑电流处于上升趋势的情况下提高窑速至3.5-3.8r/min，且提窑速时，应小幅度提，每次不超过0.05r/min，即先加煤用风再提窑速再增加投料量。回转窑煅烧控制参数如表2所示：

表2：回转窑煅烧控制参数

4.熟料冷却：

1）采用篦冷机冷却，篦冷机篦床前段冷却风机（一室、二室、三室）总风量配备为用于普通硅酸盐水泥冷却风量的1.5-2.0倍。在2500t/d线上配备一室风机出口风量：23000m³/h，全压：11500Pa；二室风机出口风量：22000m³/h，全压：11000Pa；三室风机出口风量：20000m³/h，全压：10000Pa。

2）篦床中段各风室（四室、五室、六室）风机对应配套水枪，水枪中的水由高压水泵提供，水枪前端装置有喷头，从喷头出来的水在风机的作用下喷射入篦冷机，进篦冷机时呈雾化状态，对高温熟料进行急速冷却的同时进行漂白，其中四室风机出口风量：55000m³/h，全压：9500Pa；五室风机出口风量：52000m³/h，全压：9000Pa；六室风机出口风量：48000m³/h，全压：8500Pa。

3）步骤（3）得到的熟料在前段、中段篦床中急冷至580-620℃；然后经过篦冷机后段（七室、八室、九室、十室），风冷至100℃以下。

4）对篦冷机中与高温熟料进行热交换后得到的热风分成三部分处理，其中一部分作为二次风进入回转窑内，提高入窑二次风的温度，一部分通过热风管道进入窑头锅炉用于余热发电，还有一部分通过三次风管进入分解炉。

5.其余步骤同现有硅酸盐水泥的常规生产方法，最终制得白度≥86、抗压强度3d≥40Mpa、28d≥68Mpa的白水泥熟料。所得白水泥熟料化学分析如表3所示，物理性能如表4所示：

表3：出窑熟料化学成分分析

；表4： 熟料物理性能

本发明生产出的白水泥熟料白度达到86以上，与白水泥熟料水冷漂白相当，而28天抗压强度达到68MPa以上，远远超过水冷漂白的指标。熟料超高的强度为混合材的添加提供了更多的选择范围，从而可生产出更高等级的白色硅酸盐水泥。

国内当前白水泥生产厂家采用水冷漂白，绝大部分没有余热发电系统；少数配套余热发电都只有窑尾锅炉，而没有窑头锅炉，发电量只有配全套的57%左右，造成能源的浪费。本实施例煤耗160.62Kg/吨熟料，余热发电45.8度/吨熟料。

本实施例仅为解释本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种白水泥熟料，其生料的原料组成，以重量百分比计主要为：石灰石30-50%、低铁采矿废石30-50%、矽砂10-18%、铝渣1.5-2.5%、萤石0.3-0.5%、活性氧化铝0.5-0.6%。

2.根据权利要求1所述的白水泥熟料，其特征在于，石灰石要求CaO≥50%、Fe₂O₃≤0.2%，低铁采矿废石要求CaO≥48%、Fe₂O₃≤0.1%，矽砂要求SiO₂≥95.0%、Fe2O3≤0.1%，铝渣Al₂O₃≥75.0%、Fe₂O₃≤1.50%，萤石要求CaF₂≥60.0%、Fe₂O₃≤0.28%。

3.根据权利要求1或2所述的白水泥熟料煅烧、冷却漂白方法，其特征在于，包括如下步骤：

（一）生料准备：按生料的原料配方准备原料，严控原料中Fe₂O₃的含量≤0.15%，控制饱和比KH=0.95±0.03，硅率n=6.3±0.3，生料中Al₂O₃含量=2.3±0.1%，MgO≤2.8%；然后按硅酸盐水泥常规生产方法对原料进行配比、磨粉、均化处理；

（二）燃料准备：采用热量较高的石油焦搭配高热值煤作为燃料，其中燃料中石油焦：煤的重量比为1-2:1，对石油焦的质量控制：发热量Q_arnet≥7800Kcal/Kg，挥发分V_ad≥12.0%，灰分A_ad≤1.20%，且灰分中Fe₂O₃≤0.80%；高热值煤发热量Q_arnet≥6000Kcal/Kg，挥发分V_ad≥30.0%，灰分A_ad≤10%；

（三）熟料烧成：在回转窑内进行烧成，熟料出窑温度为1300-1400℃；

（四）熟料冷却：

（1）采用篦冷机冷却，篦冷机前段冷却风机总风量配备为用于普通硅酸盐水泥冷却风量的1.5-2.0倍；

（2）篦冷机中段各风室风机配备水枪，水枪中的水由高压水泵提供，水枪前端装置有喷头，从喷头出来的水在风机的作用下喷射入篦冷机，进篦冷机时呈雾化状态，对高温熟料进行急速冷却的同时进行漂白，熟料经过前段、中段篦床后被急冷至580-620℃；

（3）篦冷机后段，风冷至100℃以下；

（4）对篦冷机中与高温熟料进行热交换后得到的热风分成三部分处理，其中一部分作为二次风进入回转窑内，提高入窑二次风的温度，一部分通过热风管道进入窑头锅炉用于余热发电，还有一部分通过三次风管进入分解炉；

（五）其余步骤同现有硅酸盐水泥的常规生产方法，最终制得白度≥86、抗压强度3d≥40MPa 、28d≥68MPa 的白水泥熟料。

4.根据权利要求3所述的白水泥熟料煅烧、冷却漂白方法，其特征在于，将烧成带前移至近窑头1.5-2.5米处。