CN107162447A - 一种利用电石渣制备水泥熟料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电石渣制备水泥熟料的方法，其包含以下步骤：在回转窑外将电石渣脱水干燥；将电石渣与砂岩、粉煤灰、铜渣混合形成第一混合料；将混合料挤压粉磨并混合均化得到第二混合料；将第二混合料进行煅烧，得到水泥熟料。通过本发明的方法制备的水泥熟料具有节约石灰石资源的开采，降低温室气体的排放，同时节约水泥熟料生产过程能耗，提高生产率的诸多优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用电石渣制备水泥熟料的方法。
背景技术
电石渣是电石水解后的残渣，主要成分是Ca(OH)2。2015年，全国约产生2500万吨电石，按每吨电石水解后约产生1.2～1.5吨电石渣计算，可产生电石渣约3000～3750万吨。近年来，我国累积电石渣量已过亿吨，将其堆放不仅占用了大量土地，电石渣浆液中水分渗透进入地下水中，造成了土地碱化和水资源污染等问题。电石渣经长时间堆放风干后遇风易起扬尘，给周围环境带来了极大的威胁。
电石渣既是一种工业固体废弃物，也是一种二次资源，如果能够被有效利用，则对社会、经济和环境的发展大有裨益。目前，我国对电石渣的综合利用进行了多方面的研究，例如将电石渣作为燃煤电厂废气的脱硫剂可以生产脱硫石膏，用电石渣生产纳米碳酸钙或者用来作为土壤改良剂以改善酸性土壤等。
电石渣中含有丰富的CaO，可作为水泥熟料生产中的钙质矫正剂，因此用电石渣替代石灰石制备水泥熟料，既减少了天然石灰石资源的过度开采，也大大降低了温室气体的排放。另外，石灰石分解温度为850摄氏度，而电石渣中Ca(OH)2分解温度为580摄氏度，因此，采用电石渣替代石灰石制备水泥熟料，能够降低能耗，提高生产效率。
发明内容
基于传统石灰石制备水泥熟料和利用电石渣制备水泥熟料相关工艺存在的问题，本发明提出了一种电石渣制备水泥熟料的方法，该方法可将电石渣100％替代石灰石生产水泥熟料，节约了石灰石资源的开采，降低了温室气体的排放，同时还能够节约水泥熟料生产过程能耗，提高生产率。
本发明采用的方法如下所述：
一种利用电石渣制备水泥熟料的方法，包含以下步骤：
步骤一，在回转窑外将电石渣脱水干燥；
步骤二，将电石渣与砂岩、粉煤灰、铜渣混合形成第一混合料；
步骤三，将第一混合料挤压粉磨并混合均化得到第二混合料；
步骤四，采用干磨干烧工艺将第二混合料进行煅烧，得到水泥熟料。
根据本发明的一个实施例，经步骤一脱水干燥后的电石渣含水量小于1％。
根据本发明的一个实施例，步骤二中各种原料配比分别为：电石渣74.1～75.5重量份、砂岩12.8～14.0重量份、粉煤灰7.1～8.1重量份以及铜渣3.9～4.5重量份。
优选的，根据本发明的一个实施例，步骤二中各种原料配比分别为：电石渣74.2～75.3重量份、砂岩13.0～13.9重量份、粉煤灰7.2～8.0重量份以及铜渣4.0～4.4重量份。
进一步优选的，根据本发明的一个实施例，步骤二中各种原料配比分别为：电石渣74.34～75.17重量份、砂岩13.06～13.75重量份、粉煤灰7.26～7.89重量份以及铜渣4.12～4.32重量份。
根据本发明的一个实施例，上述各原料需要满足以下组分要求：电石渣包含质量百分比65％～70％的CaO；粉煤灰包含以下质量百分比的各组分：45％～50％的SiO2、34％～39％的Al2O3；砂岩包含质量百分比86％～92％的SiO2；铜渣包含以下质量百分比的各组分：31％～34％的SiO2和54％～58％的Fe2O3。
优选的，根据本发明的一个实施例，上述各原料需要满足以下组分要求：电石渣包含质量百分比为66.73％～69.23％的CaO；粉煤灰包含以下质量百分比的各组分：46.92％～48.13％的SiO2、35.28％～37.56％的Al2O3；砂岩包含质量百分比87.48％～89.47％的SiO2；铜渣包含以下质量百分比的各组分：32.03％～32.44％的SiO2和55.63％～56.99％的Fe2O3。
根据本发明的一个实施例，电石渣的脱水干燥可以充分利用回转窑和/或分解炉排出的废气余热进行。
根据本发明的一个实施例，步骤四的“干磨干烧”工艺，其包含以下步骤：
步骤一，将第二混合料预热以使其中的部分Ca(OH)2分解，该预热过程可以充分利用回转窑和/分解炉排出的废气余热加热；
步骤二，在回转窑中将预热后的所述第二混合料煅烧，煅烧过程中Ca(OH)2进一步分解并发生固相反应，生成水泥熟料中所需的各种矿物。
根据本发明的一个实施例，水泥熟料煅烧温度为1380℃～1420℃，煅烧时间为25～34分钟。优选的，水泥熟料煅烧温度为1390℃～1415℃，煅烧时间为28～32分钟。
根据本发明的一个实施例，将水泥熟料与缓凝剂混合后粉磨得到硅酸盐水泥产品。
根据本发明的一个实施例，缓凝剂的添加比例为3～5％。
根据本发明的一个实施例，缓凝剂为天然石膏和/或脱硫石膏。
根据本发明的一个实施例，电石渣中氯离子含量小于0.06％。优选的，电石渣中氯离子的含量为0.02-0.05％。
根据本发明的一个实施例，电石渣中硅铁含量不高于0.05％。优选的，电石渣中硅铁含量为0.02-0.04％。
根据本发明的一个实施例，混合配料后原料挤压粉磨后原料粒径小于80μm的比例为90％以上。
根据本发明的一个实施例，“干磨干烧”工艺预热分解过程采用三级旋风预热分解系统。
通过采用上述技术方案，取得了以下诸多有益效果：
(1)采用电石渣100％替代石灰石生产水泥熟料，节约了石灰石资源的开采，降低了温室气体的排放。
(2)由于电石渣分解温度较石灰石低，节约水泥熟料生产过程能耗，提高了生产率。
(3)由于电石渣中氯离子含量低，回转窑尾气出口结氯现象较轻，能够实现回转窑连续生产。
(4)由于电石渣中硅铁含量低，节约了生料粉磨和水泥熟料粉磨过程时间，设备磨损率较低。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的利用电石渣制备水泥熟料的方法的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
实施例一
在本实施例中，各原料化学成分如表1所示。
参考图1，在步骤S100中，将电石渣在回转窑外脱水干燥，随后在步骤S200中将干燥后的含水量少于1％的电石渣按照电石渣75.49重量份、砂岩12.82重量份、粉煤灰7.78重量份、以及铜渣3.91重量份的组分组成进行混合配料形成第一混合料。接着在步骤S300中将上述第一混合料挤压粉磨，再将其混合均化形成第二混合料。最后在步骤S400中，将第二混合料按照新型干法“干磨干烧”工艺进行煅烧，将煅烧后的产物加入3％的天然石膏制备得到硅酸盐水泥产品。其中，水泥熟料煅烧温度为1380℃，煅烧时间为34分钟。
表1各原料化学成分，wt％
| 项目 | LOI | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | Cl- | (Fe,Si) |
| 电石渣 | 27.7 | 66.73 | 0.65 | 1.39 | 0.43 | 0.88 | 0.02 | 0.05 |
| 粉煤灰 | 5.62 | 3.33 | 46.92 | 37.56 | 3.29 | 0.77 | 0.001 | 0.001 |
| 砂岩 | 0.12 | 0.43 | 89.47 | 3.55 | 0.75 | 0.29 | 0 | 0 |
| 铜渣 | 0.76 | 2.15 | 32.03 | 3.45 | 57.99 | 1.06 | 0 | 0 |
实施例二
在本实施例中，各原料化学成分如表2所示。
参考图1，在步骤S100中，将电石渣在回转窑外脱水干燥，随后在步骤S200中将干燥后的含水量少于1％的电石渣按照电石渣74.11重量份、砂岩13.55重量份、粉煤灰8.09重量份、以及铜渣4.25重量份的组分组成进行混合配料形成第一混合料。接着在步骤S300中将上述第一混合料挤压粉磨，再将其混合均化形成第二混合料。最后在步骤S400中，将第二混合料按照新型干法“干磨干烧”工艺进行煅烧，将煅烧后的产物加入4％的脱硫石膏制备得到硅酸盐水泥产品。其中，水泥熟料煅烧温度为1420℃，煅烧时间为25分钟。
表2各原料化学成分，wt％
| 项目 | LOI | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | Cl- | (Fe,Si) |
| 电石渣 | 27.5 | 69.23 | 0.51 | 1.22 | 0.21 | 0.93 | 0.05 | 0.03 |
| 粉煤灰 | 5.51 | 3.13 | 47.85 | 36.71 | 3.78 | 0.72 | 0.001 | 0.001 |
| 砂岩 | 0.35 | 0.61 | 88.52 | 3.25 | 0.96 | 0.23 | 0 | 0 |
| 铜渣 | 0.45 | 1.77 | 32.13 | 3.22 | 56.82 | 1.18 | 0 | 0 |
实施例三
在本实施例中，各原料化学成分如表3所示。
参考图1，在步骤S100中，将电石渣在回转窑外脱水干燥，随后在步骤S200中将干燥后的含水量少于1％的电石渣按照电石渣74.57重量份、砂岩13.83重量份、粉煤灰7.11重量份、以及铜渣4.49重量份的组分组成进行混合配料形成第一混合料。接着在步骤S300中将上述第一混合料挤压粉磨，再将其混合均化形成第二混合料。最后在步骤S400中，将第二混合料按照新型干法“干磨干烧”工艺进行煅烧，将煅烧后的产物加入5％的天然石膏制备得到硅酸盐水泥产品。其中，水泥熟料煅烧温度为1400℃，煅烧时间为29分钟。
表3各原料化学成分，wt％
| 项目 | LOI | CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | Cl- | (Fe,Si) |
| 电石渣 | 28.4 | 68.05 | 3.54 | 1.35 | 0.32 | 0.91 | 0.04 | 0.04 |
| 粉煤灰 | 5.15 | 3.54 | 48.13 | 35.28 | 3.55 | 0.62 | 0.001 | 0.001 |
| 砂岩 | 0.29 | 0.79 | 87.48 | 3.45 | 0.84 | 0.36 | 0 | 0 |
| 铜渣 | 0.29 | 1.94 | 32.44 | 3.08 | 55.63 | 1.14 | 0 | 0 |
实施例1-3制备得到的硅酸盐水泥产品相关理化性能检测结果如下表4所示。
表4采用本发明的方法得到的硅酸盐水泥产品理化性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (9)
1.一种利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，将所述电石渣脱水干燥；
步骤二，将所述电石渣与砂岩、粉煤灰、铜渣混合形成第一混合料；
步骤三，将所述第一混合料挤压粉磨并混合均化得到第二混合料；
步骤四，采用干磨干烧工艺将所述第二混合料进行煅烧，得到水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，经过所述步骤一的脱水干燥在电石渣窑外进行。
3.根据权利要求1所述的利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，所述步骤二中各种原料配比分别为：电石渣74.1～75.5重量份、砂岩12.8～14.0重量份、粉煤灰7.1～8.1重量份以及铜渣3.9～4.5重量份。
4.根据权利要求1所述的利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，所述步骤四的所述煅烧包含以下步骤：
步骤一，使用回转窑和/或分解炉的废气预热所述第二混合料；
步骤二，在所述回转窑煅烧所述第二混合料。
5.根据权利要求4所述的利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，所述煅烧在回转窑中进行。
6.根据权利要求4中所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为1380℃～1420℃，煅烧时间为20～28分钟。
7.根据权利要求1所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的所述水泥熟料与缓凝剂混合后粉磨得到硅酸盐水泥产品。
8.根据权利要求4所述的利用电石渣制备水泥熟料的方法，其特征在于，所述缓凝剂的添加比例为3～5％。
9.根据权利要求8所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂为天然石膏和/或脱硫石膏。
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2017
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