CN109485280B - 一种环保型水泥熟料制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型水泥熟料制造工艺，属于水泥生产领域。该环保型水泥熟料制造工艺包括以下步骤：首先，选用石灰石质原料和工业废弃资源作为原料；接着，对原料进行在线配料、粉磨，得到生料；然后，将上述得到的生料通过预热器升温后送入到分解炉中，并往分解炉中添加油漆渣、活性碳废弃物和废石灰石粉作为辅料参与分解；再接着，将分解后的生料送到回转窑中进行煅烧后，以及经急速冷却后，即可得到水泥熟料产品。本发明通过引入活性碳、油漆渣、废石灰石粉等原料，以及通过建立生料自动配料工艺、分解炉温度控制工艺、防结皮及结皮清理工艺、高温成像及温度追踪技术，可以实现利用各类工业废渣进行生产优质环保水泥熟料的目的。

Description

一种环保型水泥熟料制造工艺
技术领域
本发明涉及水泥生产领域，具体是一种环保型水泥熟料制造工艺。
背景技术
水泥是指粉状水硬性的无机胶凝材料，通过加水搅拌后可形成浆体，且能在空气中硬化或者在水中硬化。另外，水泥还能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，可广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
水泥行业新时期的发展方向是节能和绿色发展。通过实施节能减排、坚持绿色发展、加强节能减排和资源综合利用、大力发展循环经济和低碳经济等措施可以全面推进水泥行业的清洁生产以及推动水泥行业绿色发展，从而可以促进水泥工业向绿色功能产业转变。其中，促进水泥工业向绿色功能产业转变的具体方法有：一是要求加强对矿产资源的科学开发与保护，加大对矿产资源综合利用，提高低品位矿产资源和尾矿利用水平；二是要求发展循环经济，继续推进尾矿及废弃资源等废弃物综合利用。
现有的硅酸盐水泥熟料基本利用优质石灰石、黏土、铁矿石制备而成，其缺点是使用黏土、铁矿石等天然资源作为水泥熟料生产原料，随着资源的日益匮乏，产品生命周期受到严重制约。另外，现有硅酸盐水泥熟料在生料制备、熟料烧成过程中无辅助设施及先进手段，生产的水泥熟料质量波动，在下游硅酸盐水泥生产时出现混合材配比的频繁调整，从而会造成水泥性能指标的波动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型水泥熟料制造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型水泥熟料制造工艺，包括以下步骤：
S1、选用石灰石质原料和工业废弃资源作为原料，接着对原料进行在线配料，并根据生产目标实时调整各原料的比例；然后，将配好的原料磨成粉，得到生料，备用；
S2、将上述得到的生料送入到预热器中进行升温，然后将升温后的生料送入到分解炉中进行分解；其中，分解炉的温度控制在780-930℃；
S3、往分解炉中添加油漆渣、活性碳废弃物和废石灰石粉参与生料的分解；
S4、将分解后的生料送入到回转窑中进行煅烧，并通过煤质的挥发份来控制煅烧的温度；
S5、将煅烧后得到的熟料，经急速冷却后，得到水泥熟料产品。
本发明采用的一种优选方案，所述步骤S1中的工业废弃资源包括铝质废弃资源和铁质废弃资源。
本发明采用的另一种优选方案，所述的步骤S1是采用中子活化分析仪对原料进行在线配料以及进行实时调整各原料的比例。
本发明采用的另一种优选方案，所述步骤S2中的预热器包括一级预热器、二级预热器、三级预热器和四级预热器；所述的生料是通过生料进口处送入到预热器中的，所述的生料进口位于二级预热器和一级预热器之间的风管处。
本发明采用的另一种优选方案，所述步骤S3中的废石灰石粉通过第一辅料进口添加到分解炉中，所述的第一辅料进口位于分解炉喂煤点的上方。
本发明采用的另一种优选方案，所述步骤S3中的油漆渣和活性碳废弃物通过第二辅料进口添加到分解炉中，所述的第二辅料进口位于分解炉喂煤点和下料点之间。
本发明采用的另一种优选方案，所述步骤S3中废石灰石粉的每小时的喂入量为1.5-2t。
本发明采用的另一种优选方案，所述步骤S3中油漆渣和活性碳废弃物的每小时的喂入量为3-3.5t。
本发明采用的另一种优选方案，所述的步骤S4是利用高温成像监测仪对回转窑进行高温成像监控，并通过在回转窑内选择多点进行燃烧状态的观察，以及通过结合煤质挥发份的不同来控制煅烧的温度。
本发明采用的另一种优选方案，所述煅烧的温度控制在1350-1420℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过引入工业废弃资源、活性碳、油漆渣、废石灰石粉等原料，建立生料自动配料工艺、分解炉温度控制工艺、防结皮及结皮清理工艺、高温成像及温度追踪技术，可以实现利用各类工业废渣生产优质环保水泥熟料的目的。
（2）本发明利用中子活化分析仪进行在线自动配料，实时调整生产环保水泥熟料配料中各种工业废渣的配料比例，使其不稳定成分对生料质量的影响得以消除，从而可以提高制备环保水泥熟料的稳定性以及实现对废弃资源最大化利用的目的。
（3）本发明利用工业废弃物油漆渣及活性碳作为辅助燃料，在分解炉喂煤点和下料点之间喂入，依据分解炉温度情况对废弃物每小时的喂入量进行调整，依靠废弃物热值高、燃烧快的特点来调节分解炉内温度分布，最终在炉内形成较为理想的温度场，可以提高煤粉的燃尽率以及生料的分解率，从而有利于生料在回转窑形成优质的熟料。
（4）本发明利用废石灰石粉作为一种辅助原料，经稳流仓均匀给料，用高压输送风机经管道喂入分解炉喂煤点上方易结皮的部位，通过废石灰石粉的快速分解可以吸收分解炉内大量的热，从而降低分解炉高温区的温度，起到防止结皮的作用；另外，废石灰石粉还可落入到已经产生的结皮缝隙中，通过废石灰石粉快速分解产生的气料膨胀可以逐渐清除已经产生的结皮。
（5）本发明在熟料烧成的回转窑中采用高温成像监测仪对窑内进行高温的成像监控，通过熟料在窑内选择多个点的燃烧状态观察，可以进行煅烧温度的控制和调整，从而有利于熟料中高强度稳定的M1、M3型硅酸三钙的生成。
（6）本发明通过采用多种废弃资源，不仅可以达到资源综合利用率高和环保的目的，而且通过多种类的废弃资源还能降低煅烧过程中物料发生反应的最低熔融温度，从而可以降低煅烧的温度；另外，废弃资源的使用还可以降低煅烧过程中在预热器内结皮的产生，以及可以有效降低二氧化硫和二氧化碳等废气的排放。
附图说明
图1为一种环保型水泥熟料的制造工艺流程图。
图2为中子活化分析仪自动配料的工艺流程图。
图中的标注说明如下：
1-篦冷机、2-高温成像监测仪、3-三次风管、4-输送风机、5-第一辅料进口、6-回转窑、7-烟室、8-第二辅料进口、9-分解炉、10-一级预热器、11-二级预热器、12-三级预热器、13-四级预热器、14-五级预热器、15-生料进口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
该实施例提供了一种环保型水泥熟料制造工艺，具体的，包括以下步骤：
（1）选用石灰石质原料、铝质废弃资源和铁质废弃资源等工业废弃资源作为原料，接着采用中子活化分析仪对各组分原料进行在线配料，以及根据生产目标的要求实时计算需要调整的各类原料的比例，并每隔3分钟进行一次各原料比例的调整，从而实现对废弃资源的最大化使用（参照附图2）；然后，将配好的原料用粉磨设备磨成粉，即可得到制备水泥熟料所需的生料，另外，可以将粉磨后的生料经旋风筒收集到生料均化库进行储存备用。其中，石灰石质原料可选用石灰石等，铝质废弃资源可选用高铝渣等、铁质废弃资源可选用尾铁矿等。
（2）参照附图1，将上述得到的生料通过二级预热器11和一级预热器10之间风管处的生料进口15送入到一级预热器10中，接着，将生料自上而下经过一级预热器10、二级预热器11、三级预热器12和四级预热器13与热气体进行悬浮换热升温；然后将升温后的生料送入到分解炉9中进行分解成碳酸盐；其中，分解炉的温度控制在780℃。另外，在生料的分解过程中，需要通过分解炉9喂煤点上方的第一辅料进口5往分解炉9中按照每小时1.5t的喂入量添加废石灰石粉；以及需要通过分解炉9喂煤点和下料点之间的第二辅料进口往分解炉9中按照的每小时3t的喂入量添加油漆渣和活性碳废弃物参与生料的分解。其中，废石灰石粉可以通过稳流仓均匀给料，并通过高压输送风机4添加到分解炉9中，通过废石灰石粉的添加可以消除分解炉9内的局部高温点，从而可以起到防止结皮以及逐渐清理掉原有结皮的作用。此外，通过油漆渣和活性碳废弃物的添加，配合三次风管3送入的次风和回转窑6的高温废气的旋流和喷腾，可以使喂入到分解炉9内的煤粉、油漆渣、生料合理分布，最终可以在分解炉9内形成较为理想的温度场，完成燃烧和分解，从而可以达到生产系统无结皮积挂以及提高水泥熟料生产稳定性的目的。
（3）参照附图1，将分解炉9产生的气料送入到五级预热器14中进行气料分离，产生的废气可以自下而上经过五级预热器14、四级预热器13、三级预热器12、二级预热器11和一级预热器10与后续添加的生料进行悬浮换热，便可进行降温从一级预热器10处排出；而分解后的生料可以通过烟室7送入到回转窑6中进行高温煅烧，另外，通过高温成像监测仪2可以对回转窑6进行高温成像监控，并通过高温成像监测仪2在回转窑内选择多点进行燃烧状态的观察，以及结合煤质挥发份的不同，可以控制适宜的火焰长度，将煅烧的温度控制在1350℃之间，从而可以将生料煅烧形成含有更多的M1、M3型硅酸三钙的熟料。
（4）参照附图1，将煅烧后得到的熟料送入到篦冷机1进行急速冷却后，便可得到水泥熟料产品。
实施例2
该实施例提供的一种环保型水泥熟料制造工艺是在实施例的1基础上，采用不一样的分解温度、煅烧温度以及采用不一样油漆渣、活性碳废弃物和废石灰石粉的每小时的喂入量，具体的，包括以下步骤：
（1）选用石灰石质原料、铝质废弃资源和铁质废弃资源等工业废弃资源作为原料，接着采用中子活化分析仪对各组分原料进行在线配料，以及根据生产目标的要求实时计算需要调整的各类原料的比例，并每隔3分钟进行一次各原料比例的调整（参照附图2）；然后，将配好的原料用粉磨设备磨成粉，即可得到制备水泥熟料所需的生料，另外，可以将粉磨后的生料经旋风筒收集到生料均化库进行储存备用。其中，石灰石质原料可选用石灰石等，铝质废弃资源可选用高铝渣等、铁质废弃资源可选用尾铁矿等。
（2）参照附图1，将上述得到的生料通过二级预热器11和一级预热器10之间风管处的生料进口15送入到一级预热器10中，接着，将生料自上而下经过一级预热器10、二级预热器11、三级预热器12和四级预热器13与热气体进行悬浮换热升温；然后将升温后的生料送入到分解炉9中进行分解成碳酸盐；其中，分解炉的温度控制在880℃。另外，在生料的分解过程中，需要通过分解炉9喂煤点上方的第一辅料进口5往分解炉9中按照每小时2t的喂入量添加废石灰石粉；以及需要通过分解炉9喂煤点和下料点之间的第二辅料进口往分解炉9中按照每小时3.5t的喂入量添加油漆渣和活性碳废弃物参与生料的分解。
（3）参照附图1，将分解炉9产生的气料送入到五级预热器14中进行气料分离，产生的废气可以自下而上经过五级预热器14、四级预热器13、三级预热器12、二级预热器11和一级预热器10与后续添加的生料进行悬浮换热，便可进行降温从一级预热器10处排出；而分解后的生料可以通过烟室7送入到回转窑6中进行高温煅烧，另外，通过高温成像监测仪2可以对回转窑6进行高温成像监控，并通过高温成像监测仪2在回转窑内选择多点进行燃烧状态的观察，以及结合煤质挥发份的不同，可以控制适宜的火焰长度，将煅烧的温度控制在1420℃。
（4）参照附图1，将煅烧后得到的熟料送入到篦冷机1进行急速冷却后，便可得到水泥熟料产品。
需要说明的是，上述实施例1-2所采用的中子活化分析仪为市售DF-5701型号中子活化分析仪，所采用的高温成像监测仪为市售09-M705201-1-02型号的高温成像监测仪。
另外，将上述实施例2制得的水泥熟料产品与传统生产工艺制得的水泥熟料进行强度的对比，其中，对比结果如下表1。
表1
组别 生料饱和比 熟料饱和比 分解炉控制的温度（℃） 熟料3天后的强度（Mpa） 熟料28天后的强度（Mpa）
传统制造工艺 1.030 0.915 885 29.0 58.0
实施例2 1.020 0.915 880 29.5 60.0
从上表1中可以看出，本发明提供的水泥熟料制造工艺相比与传统的水泥熟料生产工艺，其制得的水泥熟料质量要更好，且煅烧温度和生料饱和比较低，故其生产的消耗和单位排放量均会比传统生产工艺的低。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种环保型水泥熟料制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选用石灰石质原料和工业废弃资源作为原料，接着对原料进行在线配料，并根据生产目标实时调整各原料的比例；然后，将配好的原料磨成粉，得到生料，备用；
S2、将上述得到的生料送入到预热器中进行升温，然后将升温后的生料送入到分解炉(9)中进行分解；其中，分解炉(9)的温度控制在780-930℃；
S3、往分解炉(9)中添加油漆渣、活性碳废弃物和废石灰石粉参与生料的分解；
S4、将分解后的生料送入到回转窑(6)中进行煅烧，并通过煤质的挥发份来控制煅烧的温度，得到熟料；
S5、将煅烧后得到的熟料，经急速冷却后，得到水泥熟料产品；
所述步骤S1中的工业废弃资源包括铝质废弃资源和铁质废弃资源；
所述的步骤S1是采用中子活化分析仪对原料进行在线配料以及进行实时调整各原料的比例；
所述步骤S2中的预热器包括一级预热器(10)、二级预热器(11)、三级预热器(12)和四级预热器(13)；所述的生料是通过生料进口(15)处送入到预热器中的，所述的生料进口(15)位于二级预热器(11)和一级预热器(10)之间的风管处；
所述步骤S3中的废石灰石粉通过第一辅料进口(5)添加到分解炉(9)中，所述的第一辅料进口(5)位于分解炉(9)喂煤点的上方；
所述步骤S3中的油漆渣和活性碳废弃物通过第二辅料进口(8)添加到分解炉(9)中，所述的第二辅料进口(8)位于分解炉(9)喂煤点和下料点之间；
所述步骤S3中废石灰石粉的每小时的喂入量为1.5-2t；
所述步骤S3中油漆渣和活性碳废弃物的每小时的喂入量为3-3.5t；
所述的步骤S4是利用高温成像监测仪(2)对回转窑(6)进行高温成像监控，并通过在回转窑(6)内选择多点进行燃烧状态的观察，以及通过结合煤质挥发份的不同来控制煅烧的温度；
所述煅烧的温度控制在1350-1420℃。
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