CN108178536A - 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法 - Google Patents

一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108178536A
CN108178536A CN201810194030.9A CN201810194030A CN108178536A CN 108178536 A CN108178536 A CN 108178536A CN 201810194030 A CN201810194030 A CN 201810194030A CN 108178536 A CN108178536 A CN 108178536A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal gas
sieve
clinker
cement
silica
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810194030.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108178536B (zh
Inventor
彭美勋
马洪超
肖秋国
张欣
宋飞
谢春霖
曾令平
王成
陈欣慧
李培
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Science and Technology
Original Assignee
Hunan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Science and Technology filed Critical Hunan University of Science and Technology
Priority to CN201810194030.9A priority Critical patent/CN108178536B/zh
Publication of CN108178536A publication Critical patent/CN108178536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108178536B publication Critical patent/CN108178536B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/30—Cements from oil shales, residues or waste other than slag from oil shale; from oil shale residues ; from lignite processing, e.g. using certain lignite fractions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法，是将硫酸钠、硅铝氧化物与煤气化渣按比例混匀并磨细至全过100目筛的细度，然后将混合粉体在马弗炉中先后于850~950℃和1050~1150℃分别保温2~3小时后在空气中速冷至室温，最后在冷却的煅烧料中按比例加入硅酸盐水泥熟料和石膏混合均匀并磨细至达到200目筛余量≤10%的细度即得少熟料水泥。该方法廉价处理和利用煤气化渣，兼具经济与社会效益。

Description

一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法
技术领域
本发明属于环境保护和建筑材料及其应用领域，具体涉及一种煤气化渣处理和利用技术。
背景技术
随着我国工业经济的高速发展，基于我国“富煤贫油少气”的一次能源结构特征，以合成、制取各种化工产品和燃料油为主的煤化工产业得到迅猛发展。煤气化技术则更是发展煤基化学品合成、液体燃料合成、先进联合循环发电( IGCC)、多联产、制氢、直接还原炼铁等工业的基础技术和关键技术。随着煤气化相关产业的发展，气化工艺中排出的灰渣日益增多。据初步估计，2013年我国煤气化渣排量达到1亿吨。煤气化灰渣经过温度高达1300~1700℃的热历史，冷却后呈玻璃态，且其中含有较多未燃尽的煤，直接堆存排放不仅占用大量土地、导致环境污染和地质灾害的风险，而且造成了煤炭资源的浪费。目前煤气化灰渣除填埋或者露天堆放外， 还用作路基和矿山回填等简单应用，其次是用作水泥生料，其它如用作陶瓷原料的应用掺量少，处理能力有限，不足以消纳大量高速增长的煤气化渣，研究大批量廉价处理和增值利用煤气化渣的技术，对环境保护和煤化工业的可持续发展有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤气化渣处理和利用技术，即提供一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法。
本发明采用的技术方案：
一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）分别准备硫酸钠和硅铝氧化物两种原料；其中，硫酸钠需满足其1000℃煅烧后的剩余质量中，Na2SO4>85%；硅铝氧化物是指主要化学组成必含SiO2和Al2O3的物质，要求其在1000℃煅烧后的剩余质量中，SiO2<85%，Al2O3>10% 且 SiO2+Al2O3>80%；
（2）将干燥的硫酸钠、硅铝氧化物与煤气化渣混匀并磨细至全过100目筛的细度；其中硅铝氧化物与煤气化渣的质量比为 0.5~1.5，含硫酸钠的原料的加量按Na2O/(硅铝氧化物+煤气化渣) (质量比)=0.04~0.12确定；
（3）将步骤（2）所得的混合粉体加热至850~950℃保温2~3小时，再升温至1050~1150℃保温2~3小时，然后在空气中速冷至室温；
（4）冷却到室温的煅烧料、硅酸盐水泥熟料和石膏混匀并磨细至200目筛余量≤10%的细度即得少熟料水泥；其中硅酸盐水泥熟料在水泥中的质量占比为30%~70%，石膏的加量按所含等当量CaSO4·2H2O的质量≥硅酸盐水泥熟料的3%且≤煅烧料的50%确定。
作为优选，所述的硅铝氧化物为各种天然硅铝质岩石、煤矸石和矿山尾砂中的一种或几种的混合物。
作为优选，所述的石膏指含有CaSO4、CaSO4·0.5H2O和 CaSO4·2H2O中的任一种或多种的固体物质。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明能有效消纳煤气化渣，并将其低成本地转化为有用的水泥材料，且制备后者所用的其它原料亦可用煤矸石、电石渣及工业废石膏等工业废渣代替，故兼具良好的经济与社会效益。
（2）本发明提供了一种制备少熟料水泥的新方法，与相同强度性能的硅酸盐水泥相比，熟料掺量明显降低，从而降低水泥的碳排放、能耗和污染排放，煤气化渣中超过20%的煤含量既可替代煅烧所需燃料以节省能源，也可作为还原剂脱去硫酸钠中的硫而利用其碱金属，使本应使用昂贵工业碱的原料可由廉价的硫酸钠来代替，可进一步显著降低成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不限于此。
需要说明的是，本文中的“煤气化渣”指各种以水煤浆或煤粉形式经各种气化炉处理后所得气化灰渣，但不限于上述气化灰渣，也适用于其他工艺副产一定含碳的灰渣。
实施例中牵涉到的硅铝氧化物有5种天然岩石、一种煤矸石和一种矿山尾矿，它们的化学成分均满足在1000℃煅烧后的剩余质量中，SiO2<85%，Al2O3>10% 且 SiO2+Al2O3>80%的要求（见表1）；硫酸钠选择工业无水硫酸钠，其中Na2SO4的含量≥98.5%；硅酸盐水泥熟料由中材湘潭有限公司提供；石膏包括天然二水石膏、脱硫石膏、建筑石膏、硬石膏和焙烧石膏等五种，其中天然二水石膏和脱硫石膏均含90%的CaSO4·2H2O，建筑石膏含90%的CaSO4·0.5H2O，硬石膏和焙烧石膏均含90%的CaSO4，氟石膏含45%的CaSO4·2H2O和45%的CaSO4。
本发明实施例的制备过程如下：将干燥的无水硫酸钠、硅铝氧化物和煤气化渣三者混合后用水泥实验小磨研磨约30分钟，具体研磨时间以磨后粉料全过100筛为准。其中，三种原料的配料比要求硅铝氧化物与煤气化渣的质量比为 0.5~1.5，硫酸钠的加量按Na2O/(硅铝氧化物+煤气化渣) (质量比)=0.04~0.12确定。混合粉体置于马弗炉中升温至850~950℃保温3小时，再快速升温至1050~1150℃保温2小时，然后直接取出在空气中速冷至室温。冷却后的煅烧料及后续加入的硅酸盐水泥熟料和石膏分别粉磨，三者的粉磨时间约半小时，具体粉磨时间以达到200目筛余量≤10%的细度要求为准。三种经过粉磨的物料粉用混料机按比例混匀即得少熟料水泥。所得少熟料水泥中，硅酸盐水泥熟料的质量占比为30%~70%，石膏的加量需同时符合按所含等当量CaSO4·2H2O的质量≥硅酸盐水泥熟料的3%且≤煅烧料的50%的要求。实施例中各种物料具体配方及焙烧保温温度等详细的工艺数据详见表2。表2中石膏的掺量已换算为所含等当量CaSO4·2H2O 的掺量。
按GB/T17671~1999的方法对表2所示20个实施例的水泥胶砂进行养护和强度检测。各实施例水泥的工艺参数详见表2，相应的水泥强度性能数据详见表3。表2与表3中同时列出GB175~2007通用硅酸盐水泥标准对应的指标要求，表2中石膏的配料量为熟料与煅烧料外的余量。由表3可知，所制少熟料水泥的强度均超过PC32.5水泥的要求，当熟料掺量≥50%时，水泥强度性能均超过PO42.5水泥的要求，当熟料掺量≥70%时，水泥强度性能超过52.5水泥的要求，而相应的熟料掺量均明显低于硅酸盐水泥标准的要求，说明煤化渣用该方法处理后掺入硅酸盐水泥中能明显提高水泥的性能，减少熟料掺量，故是典型的少熟料水泥。

Claims (3)

1.一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）分别准备硫酸钠和硅铝氧化物两种原料；其中，硫酸钠需满足其1000℃煅烧后的剩余质量中，Na2SO4>85%；硅铝氧化物是指主要化学组成必含SiO2和Al2O3的物质，要求其在1000℃煅烧后的剩余质量中，SiO2<85%，Al2O3>10% 且 SiO2+Al2O3>80%；
（2）将干燥的硫酸钠、硅铝氧化物与煤气化渣混匀并磨细至全过100目筛的细度；其中硅铝氧化物与煤气化渣的质量比为 0.5~1.5，含硫酸钠的原料的加量按Na2O/(硅铝氧化物+煤气化渣) (质量比)=0.04~0.12确定；
（3）将步骤（2）所得的混合粉体加热至850~950℃保温2~3小时，再升温至1050~1150℃保温2~3小时，然后在空气中速冷至室温；
（4）冷却到室温的煅烧料、硅酸盐水泥熟料和石膏混匀并磨细至200目筛余量≤10%的细度即得少熟料水泥；其中硅酸盐水泥熟料在水泥中的质量占比为30%~70%，石膏的加量按所含等当量CaSO4·2H2O的质量≥硅酸盐水泥熟料的3%且≤煅烧料的50%确定。
2.根据权利要求1所述的一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法，其特征在于：所述的硅铝氧化物为各种天然硅铝质岩石、煤矸石和矿山尾砂中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法，其特征在于：所述的石膏指含有CaSO4、CaSO4·0.5H2O和 CaSO4·2H2O中的任一种或多种的固体物质。
CN201810194030.9A 2018-03-09 2018-03-09 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法 Active CN108178536B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810194030.9A CN108178536B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810194030.9A CN108178536B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108178536A true CN108178536A (zh) 2018-06-19
CN108178536B CN108178536B (zh) 2020-07-03

Family

ID=62553383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810194030.9A Active CN108178536B (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108178536B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110318802A (zh) * 2019-05-17 2019-10-11 昌鑫生态科技(陕西)有限公司 利用气化渣修复回填矿坑的技术
CN112194393A (zh) * 2020-09-10 2021-01-08 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥的制备方法
CN113526882A (zh) * 2020-04-13 2021-10-22 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法
CN114656173A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 冀东水泥(烟台)有限责任公司 一种利用气化渣生产水泥熟料的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161412A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Taiheiyo Cement Corp セメント組成物
CN102875041A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 湖南科技大学 一种低温煅烧制备常温养护单组份碱激发水泥的方法
CN103332879A (zh) * 2013-07-25 2013-10-02 湖南科技大学 一种廉价单组分碱激发水泥的制备与使用方法
CN105565693A (zh) * 2015-12-19 2016-05-11 湖南科技大学 一种石膏复合胶凝材料的制备方法
CN106336134A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 南华大学 一种少熟料水泥的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161412A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Taiheiyo Cement Corp セメント組成物
CN102875041A (zh) * 2012-10-25 2013-01-16 湖南科技大学 一种低温煅烧制备常温养护单组份碱激发水泥的方法
CN103332879A (zh) * 2013-07-25 2013-10-02 湖南科技大学 一种廉价单组分碱激发水泥的制备与使用方法
CN105565693A (zh) * 2015-12-19 2016-05-11 湖南科技大学 一种石膏复合胶凝材料的制备方法
CN106336134A (zh) * 2016-08-26 2017-01-18 南华大学 一种少熟料水泥的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐会超 等: "煤化工气化炉渣综合利用的现状与发展趋势", 《化工管理》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110318802A (zh) * 2019-05-17 2019-10-11 昌鑫生态科技(陕西)有限公司 利用气化渣修复回填矿坑的技术
CN113526882A (zh) * 2020-04-13 2021-10-22 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法
CN113526882B (zh) * 2020-04-13 2023-10-03 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法
CN112194393A (zh) * 2020-09-10 2021-01-08 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥的制备方法
CN112194393B (zh) * 2020-09-10 2022-04-12 内蒙古亿利冀东水泥有限责任公司 一种硅酸盐水泥的制备方法
CN114656173A (zh) * 2022-03-03 2022-06-24 冀东水泥(烟台)有限责任公司 一种利用气化渣生产水泥熟料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108178536B (zh) 2020-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104860556B (zh) 快凝快硬贝利特硫铝酸盐水泥熟料、应用及其生产工艺
RU2326842C2 (ru) Сиалитный двухкомпонентный мокрый цемент, способ его производства и способ использования
Abdel-Gawwad et al. Sustainable disposal of cement kiln dust in the production of cementitious materials
CN108358478A (zh) 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
Sorrentino Chemistry and engineering of the production process: State of the art
CN108178536A (zh) 一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法
CN104609434A (zh) 一种硫硅酸钙矿物的制备及应用方法
CN105502974B (zh) 一种镍矿冶金渣的处理和利用方法
CN111943535A (zh) 一种由建筑垃圾和污染土生产通用硅酸盐水泥的方法
CN105502973B (zh) 一种贫钙富硅生态水泥及其用途
CN102491655B (zh) 自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥及其制备方法
Singh et al. Application of thermo-chemically activated lime sludge in production of sustainable low clinker cementitious binders
CN107056100A (zh) 一种水泥熟料的制备方法
CN114394772A (zh) 一种生态胶凝材料及其制备方法
CN104402270A (zh) 一种高钙粉煤灰水泥及其制备方法
CN108675657A (zh) 一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法
CN110372240A (zh) 一种常温养护廉价碱激发水泥的制备和使用方法
CN105036580A (zh) 用沸腾炉处理磷石膏制取特种硬石膏胶凝材料的方法
CN106698991A (zh) 一种混凝土掺合料及其制备方法
De Oliveira et al. Valorization of non-beneficiated clays as supplementary cementitious materials in the production of cement-based mortar
CN104310812B (zh) 绿色生态水泥及其生产方法
Liu et al. The role of different ratios of biochar in the artificial lightweight cold-bonded aggregates (ALCBAs) containing high volume of red mud (RM)
CN107382107A (zh) 一种利用镁渣、锰渣制备硫铝酸盐水泥熟料的方法
Seco et al. Assessment of the ability of MGO based binary binders for the substitution of Portland cement for mortars manufacturing
CN108275895B (zh) 一种悬浮焙烧煤气化渣制备胶凝材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant