CN108975736A - 一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法 - Google Patents

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张超
刘全勋
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    • C04B7/44—Burning; Melting

Abstract

本发明涉及一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，属于硫铝酸盐水泥的制备技术领域。所述方法为：(1)将硫铝酸盐水泥的原料均化混合磨细成生料，将均化好的生料造粒成球，造粒过程中继续对生料洒水，以保证成球，造粒后的生料备用；(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，最后将高温煅烧后的物料输送至冷却段进行急冷，即得硫铝酸盐水泥熟料；(3)将步骤(2)中的硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀，即得硫铝酸盐水泥。本发明的制备方法不仅节能环保、而且在煅烧过程无烟气排放，进料中无扬尘，烧制出的硫铝酸盐水泥密实度适中，易粉磨，合格率达到95％以上。

Description

一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法
技术领域
本发明属于硫铝酸盐水泥的制备技术领域，尤其涉及一种利用电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法。
背景技术
生产硫铝酸盐水泥所用的基本原材料是石灰石、铝钒土和石膏，所用的燃料是烟煤。20世纪80年代是硫铝酸盐水泥熟料煅烧工艺技术的起步阶段，采用的是φ1.6/1.9×39m的小型中空干法回转窑工艺，90年代发展为带有旋风预热器和立筒预热器的较先进的φ2.5×40m新型干法回转窑工艺，2000年以后进一步发展为更先进的窑外分解煅烧工艺。
随着技术的发展，硫铝酸盐水泥的质量和产能也在逐步提高，目前生产硫铝酸盐水泥熟料最大的窑外分解窑可日产熟料1000t。硫铝酸盐水泥煅烧要避免还原气氛，所以立窑不能用于硫铝酸盐水泥的生产。采用回转窑煅烧需要将进粉料粒度控制在200目筛余12％，高煅烧时随着窑体的转动产生液相成球。
目前，辊道窑主要用于瓷砖等陶瓷建材的生产，其以转动的辊子作为坯体运载工具的隧道窑，可以进行连续不间断烧制。烧制时，陶瓷产品放置在许多条间隔很密的水平耐火辊上，靠辊子的转动使陶瓷从窑头传送到窑尾，故而称为辊道窑。现在国家提倡煤改气，但是天然气价格很贵，用电的成本固然高，但解决了有些地方无法使用天然气，或使用天然气成本过高的问题，而采用电加热辊道窑制备硫铝酸盐水泥是符合绿色环保、节能减排的一条创新路线，避免了传统回转窑煅烧使用煤提供热源而产生的污染问题，煅烧过程中几乎只有很少量的烟气产生。更重要的一点，用电加热辊道窑制备硫铝酸盐水泥的方法非常适合拥有自备电厂的企业厂区投资建设，如一些热电厂，电价在0.2-0.3元/度，因此在符合此条件的厂区建设一条电加热窑，成本上是经济可行的。
中国专利申请CN 101333083 A公开了一种高性能膨胀性水泥熟料及其制造方法以及系列混凝土膨胀剂及其制造方法，该高性能膨胀水泥熟料以石灰石50-90wt％、矾土1-20wt％、石膏5-30wt％，铁粉1-5wt％共同粉磨成生料粉，在回转窑、隧道窑或辊道窑中1250-1400℃煅烧而成；然而，电加热辊道窑其实无法直接用于硫铝酸盐水泥的制备，因为电加热辊道窑无法像回转窑一样将进去的粉料不停地随窑体转动，在高温段彼此接触，产生液相滚动成球。如果将硫铝酸盐水泥原料直接放入电加热辊道窑烧制，由于进去的是粉料，粉料之间堆积密度小、孔隙率大，无法保证形成良好的熟料矿物。因此，要将电加热辊道窑用于制备硫铝酸盐水泥，还要进一步对制备工艺进行改进，使制备工艺与电加热辊道窑相适应，进而制备符合性能要求的硫铝酸盐水泥，为此，本发明基于电加热辊道窑的特点提出了一种利用电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，以期得到一种节能、环保的硫铝酸盐水泥制备方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，本发明的制备方法不仅节能环保，而且在煅烧过程无烟气排放，进料中无扬尘，烧制出的硫铝酸盐水泥密实度适中，易粉磨，合格率达到95％以上，具有良好的工业应用前景。
本发明的目的之一是提供一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法。
本发明的目的之二是提供一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法。
本发明的目的之三是提供电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法及烧制硫铝酸盐水泥的方法的应用。
为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，包括如下步骤：
(1)将硫铝酸盐水泥的原料均化混合磨细成生料，将均化好的生料造粒成球，造粒过程中继续对生料洒水，以保证成球，造粒后的生料备用；提前造粒可以避免进去的粉料之间堆积密度小、孔隙率大，无法得到良好的熟料矿物的问题；
(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，最后将高温煅烧后的物料输送至冷却段进行急冷，即得硫铝酸盐水泥熟料。
优选的，步骤(1)中的原料包括石灰石、铝钒土、石膏以及其他的常用添加剂。
优选的，所述石灰石、铝钒土、石膏的质量百分比为48％：32％：20％。
步骤(1)中，所述造粒时的洒水量为生料质量的10％-15％。
步骤(2)中，所述低温煅烧的温度为室温-1000℃，时间为2h，辊子传动频率为5HZ。
步骤(2)中，所述高温煅烧的温度为1000℃-1300℃，时间为1-1.5h，辊子传动频率为8HZ。
步骤(2)中，所述冷却段的温度为辊子传动频率为15HZ。所述急冷是指将物料从高温煅烧的温度在10-15min内冷却到100℃以下，对物料进行高温急冷，有利于保证熟料质量：这样可以有效防止β-C2S向γ-C2S晶型转变，保证矿物活性，二是高温熔融的熟料，在急冷作用下，来不及结晶而变成玻璃体状的物质，玻璃体含有较多Al2O3和Fe2O3及少量的CaO和MgO，玻璃体含量多时，可提高熟料质量易磨性好，使熟料强度提高。
优选的，所述急冷可以采用篦式冷却机对熟料进行快速冷却，这种冷却机冷却效率高，热交换速度快，产量高，可使熟料在10min-15min内冷却至100℃以下。
其次，本发明公开了一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法：将本发明制备的硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀，即得硫铝酸盐水泥。
优选的，所述硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合比例为95％：5％。
优选的，所述硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀后，将混合料细至比表面积400m2/kg或者将混合料用200目方孔筛，筛余百分数小于8％。
最后，本发明公开了电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法以及烧制硫铝酸盐水泥的方法在建筑工程领域中的应用。
本发明的特点是：采用电加热辊道窑则需要预先将生料粉造粒成球，造粒的时候需要加一些水分，保证成球。入窑前无需烘干，直接进入模具中随辊子转动，调节低温段辊子传动频率，在低温段即可将物料烘干然后进入高温段煅烧。提前造粒的原因是电加热辊道窑无法像回转窑一样将进去的粉料不停地随窑体转动，在高温段彼此接触，产生液相滚动成球。所以需要提前将混合好的生料造粒，在煅烧的时生料球会向中间收缩，有利于各氧化物之间传递接触，有助于矿物成分的形成。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
(1)采用电热辊道窑制备硫铝酸盐水泥时，在煅烧过程无烟气排放，进料中无扬尘，相比回转窑在煅烧过程中由于引入二次风造成窑体内扬尘而随烟道进入旋风除尘器，而采用电加热窑，由于在入窑前已经造粒因此避免的粉尘的产生。烧制出的硫铝酸盐水泥密实度适中，易粉磨，合格率高在95％以上。
(2)本发明利用电热辊道窑清洁、环保的特点，设计了与电加热辊道窑相适应的制备工艺，得到了力学性能良好的硫铝酸盐水泥，测试结果显示：本发明制备的硫铝酸盐水泥养护1d、3d、28d的抗压强度分别达到了40.3MPa、49.8MPa、67.7MPa；1d、3d、28d的抗折强度分别达到了7.1MPa、7.8MPa、8.4MPa，完全符合对强度等级62.5的普通硅酸盐水泥的力学性能要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的硫铝酸盐水泥的力学性能测试图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，采用电加热辊道窑制备硫铝酸盐水泥是符合绿色环保、节能减排的一条创新路线，避免了传统回转窑煅烧使用煤提供热源而产生的污染问题，煅烧过程中几乎只有很少量的烟气产生，更重要的一点，用电加热辊道窑制备硫铝酸盐水泥的方法非常适合拥有自备电厂的企业厂区投资建设，电加热辊道窑其实无法直接用于硫铝酸盐水泥的制备，因为电加热辊道窑无法像回转窑一样将进去的粉料不停地随窑体转动，在高温段彼此接触，产生液相滚动成球。因此，本发明提出一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，包括如下步骤：
(1)取原料1000g，按质量百分数48％：32％：20％的比例将石灰石、铝钒土、石膏混合后，磨细成生料，(细度控制为200目方孔筛筛余百分量小于12％)，然后对生料均化，将均化好的生料造粒成球，造粒采用的设备为圆盘造粒机，电机功率2.2KW，造粒盘直径1000mm，转速17r/min，生产能力0.3t/h，造粒步骤为：称好的生料放入造粒机的成球盘中，启动造粒机，通过喷洒装置边转动边喷洒水，物料在水的掺混下滚动成球，成球率在95％以上，造粒过程中继续对生料洒水，洒水量为生料质量的10％，造粒后的生料备用；
(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，所述低温煅烧的温度为1000℃，时间为2h，辊子传动频率为5HZ；述高温煅烧的温度为1300℃，时间为1.5h，辊子传动频率为8HZ；
(3)将步骤(2)中高温煅烧后的物料输送至冷却段进行快速冷却(熟料在冷却段采用篦式冷却机急冷，使熟料在10min内冷却至100℃以下)，冷却段的温度为辊子传动频率为15HZ，即得硫铝酸盐水泥熟料；
(4)将步骤(3)中的硫铝酸盐水泥熟料与石膏按质量百分比95％：5％的比例混合均匀，将混合料细至比表面积400m2/kg，即得硫铝酸盐水泥。
对本实施例制备的硫铝酸盐水泥熟料的化学成分分析测定结果如表1所示。将本实施例制备的硫铝酸盐水泥浇筑后作成40mm×40mm×160mm的砂浆试块，在25-30℃的常温下养护后使用YAW-300C型抗压抗折一体机测试力学性能，结果如图1所示，从图1中可以看出：本实施例制备的硫铝酸盐水泥养护1d、3d、28d的抗压强度分别达到了40.3MPa、49.8MPa、67.7MPa，1d、3d、28d的抗折强度分别达到了7.1MPa、7.8MPa、8.4MPa，完全符合对强度等级62.5的普通硅酸盐水泥的力学性能要求。
实施例2
一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，包括如下步骤：
(1)实施例1，区别在于：所述洒水量为生料质量的15％；
(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，所述低温煅烧的温度为800℃，时间为2h，辊子传动频率为5HZ；述高温煅烧的温度为1000℃，时间为1h，辊子传动频率为8HZ；
(3)将步骤(2)中高温煅烧后的物料输送至冷却段进行快速冷却(熟料在冷却段采用篦式冷却机急冷，使熟料在15min内冷却至100℃以下)，冷却段的温度为辊子传动频率为15HZ，即得硫铝酸盐水泥熟料；
(4)将步骤(3)中的硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀，将混合料用200目方孔筛，筛余百分数小于8％，即得硫铝酸盐水泥。
实施例3
一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，包括如下步骤：
(1)将石灰石、铝钒土、石膏按比例混合后均化，磨细成生料，将均化好的生料造粒成球，造粒过程中继续对生料洒水，洒水量为生料质量的12％，造粒后的生料备用；
(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，所述低温煅烧的温度为600℃，时间为2h，辊子传动频率为5HZ；述高温煅烧的温度为1200℃，时间为1h，辊子传动频率为8HZ；
(3)将步骤(2)中高温煅烧后的物料输送至冷却段进行快速冷却(熟料在冷却段采用篦式冷却机急冷，使熟料在12min内冷却至100℃以下)，冷却段的温度为辊子传动频率为15HZ，即得硫铝酸盐水泥熟料；
(4)将步骤(3)中的硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀，将混合料细至比表面积400m2/kg，即得硫铝酸盐水泥。
表1实施例1制备的硫铝酸盐水泥熟料成分测试结果
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将硫铝酸盐水泥的原料均化混合磨细成生料，将均化好的生料造粒成球，造粒过程中继续对生料洒水，以保证成球，造粒后的生料备用；提前造粒可以避免进去的粉料之间堆积密度小、孔隙率大，无法得到良好的熟料矿物的问题；
(2)将造粒后的生料依次输送至电加热窑中的低温段、高温段进行低温煅烧、高温煅烧，最后将高温煅烧后的物料输送至冷却段进行急冷，即得硫铝酸盐水泥熟料。
2.如权利要求1所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：步骤(1)中的原料包括石灰石、铝钒土、石膏；所述石灰石、铝钒土、石膏的质量百分比为48％：32％：20％；或，步骤(1)中，所述造粒时的洒水量为生料质量的10％-15％。
3.如权利要求1或2所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述低温煅烧的温度为室温-1000℃，时间为2h，辊子传动频率为5HZ。
4.如权利要求3所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述低温煅烧的温度为600-1000℃。
5.如权利要求1或2所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述高温煅烧的温度为1000℃-1300℃，时间为1-1.5h，辊子传动频率为8HZ。
6.如权利要求5所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：所述高温煅烧的温度为1150℃。
7.如权利要求1或2所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥熟料的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述冷却段的温度为辊子传动频率为15HZ；所述急冷指：所述急冷是指将物料从高温煅烧的温度在10-15min内冷却到100℃以下。
8.一种电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，其特征在于：将权利要求1-7任一项所述的方法制备的硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀，即得硫铝酸盐水泥。
9.如权利要求8所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，其特征在于：硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合质量百分比为95:5。
10.如权利要求8或9所述的电热辊道窑烧制硫铝酸盐水泥的方法，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥熟料与石膏混合均匀后，将混合料细至比表面积400m2/kg，或者将混合料用200目方孔筛，筛余百分数小于8％。
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