CN106977120B - 一种白水泥熟料及其煅烧、冷却漂白方法 - Google Patents
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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
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Qarnet≥7800Kcal/Kg,挥发分Vad≥12.0%,灰分Aad≤1.20%,且灰分中Fe2O3≤0.80%;高热值煤发热量Qarnet≥6000Kcal/Kg,挥发分Vad≥30.0%,灰分Aad≤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Qarnet≥7800Kcal/Kg,挥发分Vad≥12.0%,灰分Aad≤1.20%,且灰分中Fe2O3≤0.80%。高热值煤发热量Qarnet≥6000Kcal/Kg,挥发分Vad≥30.0%,灰分Aad≤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Qarnet≥7800Kcal/Kg,挥发分Vad≥12.0%,灰分Aad≤1.20%,且灰分中Fe2O3≤0.80%;高热值煤发热量Qarnet≥6000Kcal/Kg,挥发分Vad≥30.0%,灰分Aad≤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。
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