CN111675498A - 一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法及高强度水泥的制备方法 - Google Patents

一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法及高强度水泥的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法及高强度水泥的制备方法，属于水泥制造技术领域。本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，包括如下步骤：1）将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8‑20%；所述气流选粉时采用的气流的温度为180‑290℃；2）将生料进行预热、分解，然后在1100‑1250℃下烧结30‑40min，冷却，即得。本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法将粉磨后气流选粉时的温度设置为较高的温度，能够快速降低湿粉煤灰中的水分含量，提高了效率还有利于降低烧结温度，降低能耗。

Description

一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法及高强度水泥的制备 方法
技术领域
本发明涉及水泥制造技术领域，更具体地说，涉及一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法及高强度水泥的制备方法。
背景技术
硅酸盐水泥是由石灰石、砂岩、矿渣等制成熟料，然后再与混合材料混合后得到的水硬性凝胶材料，是建筑行业应用面最广、使用量最大的建筑材料。水泥熟料制备时，将石灰石、砂岩、矿渣等按比例磨细混合得到生料，然后进行煅烧，煅烧后得到熟料。根据不同的水泥的要求，水泥在制备时，还会加入粉煤灰等原料，一些水泥是在混合材中加入粉煤灰，另外一些水泥则是在生料中加入粉煤灰。由于大部分粉煤灰都会带有一定量的水分，在用作生料的原料时需要进行烘干，这增加了水泥熟料制造工艺的复杂程度。有的电厂粉煤灰含有大量的水分，使用时需要烘干的时间很长，还需要消耗大量的能源。因此，很多水泥厂都在选择粉煤灰原料时，都对含水量提出了严格的要求，不选用含水量过高的粉煤灰。
由于很多电厂采用湿排的方式排出粉煤灰，导致粉煤灰中的水分含量非常高，很难直接加以利用。针对这些粉煤灰，有些水泥厂开发了相应的熟料制造工艺，以能够对这些高含水量的粉煤灰直接加以利用，节约加工成本。申请公布号为CN108314338A的中国发明专利公开了一种低碱硅酸盐水泥熟料的制作方法，该方法包括步骤：1)确定石灰石搭配比例范围：保证后续制成的熟料碱含量R2O≤0.60wt％，粉砂岩在生料中湿基掺比≤3.0wt％；2) 原料预处理：将石灰石、铁矿石、页岩、湿粉煤灰和粉砂岩经过破碎或过筛处理，并对不同品位石灰石在搭配极限范围内进行搭配和预均化；3)生料配料与粉磨：计算石灰石、铁矿石、页岩、湿粉煤灰和粉砂岩配料方案，并将其按比例混合均匀后喂入兼烘干功能的粉磨系统进行粉磨与筛分，控制粉磨成品水分含量≤1.0wt％，80微米方孔筛的筛余量控制在20wt％±2wt％，0.2毫米方孔筛的筛余量≤2.0wt％，得到干粉状生料；4)熟料制成：混合均化后的干粉状生料喂入悬浮预热器和分解炉进行预热和分解，然后进入水泥回转窑中，在1350- 1450℃进行高温煅烧，得到液相量为24％-27％的部分熔融状的物料，然后通过控制一段篦下压力在5600-6200Pa，使得熔融状的物料在篦冷机上得到高压鼓风机的充分冷却，得到出窑温度为60-100℃硅酸盐水泥熟料。
上述低碱硅酸盐水泥熟料的制备方法中，采用了湿粉煤灰和粉砂岩作为原料，制得了碱度较低的水泥熟料。该制备方法中，含有湿粉煤灰的配料在进行粉磨时，采用了兼烘干功能的粉磨系统，普通的兼烘干功能的粉磨系统的烘干温度较低，对于采用高含水量湿粉煤灰的生料粉磨时，得到的生料中含水量仍然较高，生料颗粒之间容易出现粘结、团聚现象，粉磨后的生料粒径较大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，该方法中粉磨后的生料粒度小，制得的水泥熟料强度较高。
本发明的第二个目的在于提供一种高强度水泥的制备方法，该方法制得的水泥强度较高。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，包括如下步骤：
1)将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8-20％；所述气流选粉时采用的气流的温度为180-290℃；
2)将生料进行预热、分解，然后在1100-1250℃下烧结30-40min，冷却，即得。
通过采用上述技术方案，水泥原料中包括湿粉煤灰，而且湿粉煤灰中的水分含量比较高，在与其他原料混合粉磨时，能够利用湿粉煤灰中含有的水分使各原料之间更好地接触并结合在一起，其中的水分还能在粉磨时起到润滑作用，提高粉磨效率，提高粉磨后的颗粒均匀性，利于得到粒径较小且均匀分布的生料颗粒。良好的生料粒度分布能够在烧结过程中加快物相的生成速度，改善熟料的矿物结构，制得的熟料中晶体尺寸更大，使熟料具有更高的后期强度。同时，采用的湿粉煤灰中的水分含量也不过大，避免了生料粉磨后颗粒团聚现象的出现。由于粉煤灰中水分含量较大，为避免生料中过高的水分含量对后续的预热、分解、烧结过程造成影响，在气流选粉时采用高温气体对生料颗粒进行筛选并加热，气流选粉时用的气流的温度非常高，可以利用选粉过程的较短时间完成水分的去除，进一步提高了效率。水分去除后，还有利于降低后续的烧结过程中的烧结温度，降低能耗。
本发明进一步设置为：步骤1)中所述原料包括如下重量份数的组分：石灰石810-840份、低碱砂岩50-70份、硫酸渣25-35份、湿粉煤灰80-100份、含氟铁矿石12-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50％。
通过采用上述技术方案，水泥熟料的制备原料中的石灰石中的CaO的质量分数高于 50％，高于一般的高品位石灰石，在水泥烧结过程中，能够提供更多的活性氧化钙，进一步提高反应效率，降低烧结温度。
本发明进一步设置为：所述原料还包括45-65重量份的石灰石矿废料，所述石灰石矿废料包括如下重量百分比的组分：40-45％的劣质石灰石，55-60％的黏土，劣质石灰石中CaO的质量分数为38-41％，黏土中SiO2的质量分数为56-66％。
通过采用上述技术方案，除了高品位石灰石外，本发明的原料中还加入石灰石矿废料，石灰石矿废料中的CaO的质量分数较低，但是其中含有较大量的黏土，能够提高原料间的吸附作用，还能够增加原料中游离二氧化硅的量，提高硅相反应的效率。而且，采用石灰石矿废料还能够充分利用水泥厂进行石灰石矿开采时的废料，提高资源利用率。
本发明进一步设置为：所述石灰石的粒径为50-70mm，所述低碱砂岩的粒径为60-80mm。
通过采用上述技术方案，由于原料中加入了湿粉煤灰，同时控制石灰石和低碱砂岩的粒径较小，有利于使石灰石和砂岩与含水粉煤灰颗粒更好地结合在一起，使粉煤灰分散得更加均匀。
本发明进一步设置为：步骤1)中气流选粉后的生料中80μm筛余物的体积不大于10％。
通过采用上述技术方案，由于湿粉煤灰的作用，粉磨后的生料的粒径分布更加均匀，在选粉时控制选粉后的生料粒径较小，可以使选粉机将更多的大颗粒物料选出重新进行粉磨，进一步提高了生料的粒径均匀程度。
本发明进一步设置为：步骤1)制得的生料的KH为0.9-0.98。
通过采用上述技术方案，生料的KH控制为0.9-0.98，保证了生料中的氧化钙的含量较高，提高了后续烧结时的反应效率。具体的KH控制可以通过调整各原料的配比来实现，本发明设置高品位石灰石的使用量较大以满足上述KH范围。
本发明进一步设置为：步骤2)中冷却时采用篦冷机，篦冷机出风口连接分解炉以将篦冷机排出的废气通入分解炉对预热后的生料加热进行所述分解，分解炉的出口连接预热器以将分解炉排出的废气送入预热器对生料进行所述预热；篦冷机排出的废气的温度为900- 1100℃，分解炉排出的废气的温度为890-905℃，预热器排出的废气的温度为290-320℃。
通过采用上述技术方案，为了充分利用热量，通常都会将篦冷机的出风口排出的废气用作分解炉预分解生料用高温气体，本发明的篦冷机排出的废气温度与分解炉排出的废气的温度相差不大，这样就可以减少废气在分解炉中停留的时间，也使进入预热器中的气体温度足够高，进而提高了预热的效果，而由于生料的粒度小且均匀，分解炉中的废气停留时间虽短，但是仍然可以保证与待分解的生料充分进行热交换。
本发明进一步设置为：所述预热器为五级预热器，五级预热器中的温度依次为870- 895℃、755-785℃、620-650℃、430-450℃、290-305℃。
通过采用上述技术方案，由于本发明采用的石灰石中氧化钙含量非常高，五级预热器的预热温度较高，可以提高预分解的效率，使大部分石灰石都能够预先分解，生成更多的活性氧化钙，提高后续烧结的反应效率。
本发明进一步设置为：五级预热器排出的废气降温后作为步骤1)中气流选粉时的气流。
通过采用上述技术方案，五级预热器排出的废气用来作为气流选粉时的气流，可以充分利用余热，避免能源浪费，另外，五级预热器排出的废气温度较高，进行小幅度的降温后即可满足本发明气流选粉时的气流温度。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度水泥的制备方法，包括如下步骤：
1)将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8-20％；所述气流选粉时采用的气流的温度为180-290℃；
2)将生料进行预热、分解，然后在1100-1250℃下烧结30-40min，冷却，制得水泥熟料；
3)将水泥熟料与混合材混合，粉磨，即得。
通过采用上述技术方案，在上述水泥熟料的制备方法的基础上，将水泥熟料和混合材进行混合制得水泥，充分利用了上述水泥熟料的优点，制得了高强度的水泥。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法将粉磨后气流选粉时的温度设置为较高的温度，能够快速降低湿粉煤灰中的水分含量，提高了效率还有利于降低烧结温度，进而降低能耗。
第二、本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法采用了高品位的石灰石，增加了活性氧化钙的量，提高了反应效率。进一步的，本发明在原料中加入了少量石灰石矿废料，能够对采矿废料进行充分利用，还可以引入黏土成分，并最终提高水泥的强度。
第三、本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法还将水泥熟料冷却时产生的高温废气用来对原料进行预热和分解，提高了热量的利用率。进一步的，将预热后的废气用作气流选粉时的气流，在充分利用热量的同时，还能够对预热器中带出的生料粉末进行回收。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，包括如下步骤：1)将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8-20％；所述气流选粉时采用的气流的温度为180-290℃；2)将生料进行预热、分解，然后在1100- 1250℃下烧结30-40min，冷却，即得。
上述制备方法中的原料中，湿粉煤灰中水分质量分数为8-20％。湿粉煤灰中，Al2O3的质量分数不小于20％，R2O的质量分数不大于1.6％。优选的，湿粉煤灰中水分质量分数为12-18％。
本发明中，R2O为碱含量，按照mNa2O(质量)+0.658mK2O(质量)计算。
石灰石为红白色优质石灰石，石灰石中按氧化物计，CaO的质量分数不小于50.0％， MgO质量分数不大于2.0％，R2O的质量分数不大于0.15％。优选的，石灰石中CaO的质量分数为50.0-56.0％。
低碱砂岩的产地为湖北，低碱砂岩中按氧化物计，SiO2的质量分数不小于85％，R2O的质量分数不大于0.5％。硫酸渣中按氧化物计，Fe2O3的质量分数不小于65％，R2O的质量分数不大于0.5％。
含氟铁矿石为含氟化钙的铁矿石，原料中含氟铁矿石中氟化钙的质量分数不小于13％。氟化钙含量较高，提高了原料中氟元素的引入量，由于烧结时生成的C3A相能够固溶部分F元素，在一定程度上提高了C3A相的凝结速度，进而从整体上提高了水泥熟料的初凝时间和终凝时间。优选的，含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为13.29-24.56％。
石灰石矿废料主要由如下重量百分比的组分组成：40-45％的劣质石灰石，55-60％的黏土，劣质石灰石中CaO的质量分数为38-41％，黏土中SiO2质量分数为56-66％。优选的，劣质石灰石的重量百分比为41-42％，黏土的重量百分比为57-58％。
优选的，石灰石矿废料为石灰石废矿渣，石灰石废矿渣主要由如下重量百分比的组分组成：41.3％的劣质石灰石，57.5％的黏土。劣质石灰石中CaO质量分数为39.6％，MgO质量分数为1.8％，R2O的质量分数不大于0.15％。黏土中SiO2质量分数约为57.5％，Al2O3的质量分数为22.3％，R2O的质量分数不大于2.5％。
优选的，石灰石矿废料由石灰石废矿渣和石灰石废矿粉按照质量比10-12:1混合组成。优选的，石灰石废矿渣和石灰石废矿粉的质量比为11:1。石灰石废矿渣主要由如下重量百分比的组分组成：41.3％的劣质石灰石，57.5％的黏土。石灰石废矿粉主要由如下重量百分比的组分组成：37.6％的劣质石灰石，61.8％的黏土。劣质石灰石中CaO的质量分数为39.6％， MgO的质量分数为1.8％，R2O的质量分数不大于0.15％。黏土中SiO2的质量分数为57.5％，Al2O3的质量分数为22.3％，R2O的质量分数不大于2.5％。石灰石废矿渣的平均粒径为 55mm，石灰石废矿粉的平均粒径为12mm。
进一步的，所述原料还包括8-12重量份的铜矿渣。铜矿渣能够降低烧成物料的最低共溶温度，增加液相量，提高反应效率。铜矿渣包括如下重量百分比的成分：29.1-35.6％的 SiO2、32.8-41.5％的FeO、3.7-10.2％的Fe2O3、4-9.1％的Al2O3、1.1-2.7％的CaO、0.7-1.2％的MgO。优选的，铜矿渣中SiO2质量分数为29.4％，FeO的质量分数为35.6％，Fe2O3的质量分数为5％，Al2O3的质量分数为5.9％，CaO质量分数为1.3％。
进一步的，原料中还包括15-18重量份的钢渣，钢渣包括如下重量百分比的成分：35-39％的CaO、21-23％的Fe2O3、18-21％的SiO2、5-8％的Al2O3、5-7％的MgO。优选的，钢渣包括如下重量百分比的成分：38.64％的CaO、22.4％的Fe2O3、19.48％的SiO2、6.37％的Al2O3、6.05％的MgO。
进一步的，原料中还包括5-7重量份的铝矾土，铝矾土包括如下重量百分比的成分： 14.9-17.3％的SiO2、62.5-65.4％的Al2O3、1.1-1.7％的Fe2O3、2.3-4.8％的CaO、0.5-0.8％的 MgO。优选的，铝矾土中，SiO2的质量分数为15.7％，Al2O3的质量分数为63.4％，Fe2O3的质量分数为1.6％，CaO的质量分数为2.5％。
进一步优选的，气流选粉后的生料中80μm筛余物的体积不大于8％。气流选粉时，只有颗粒较小的物料被作为合格的生料收集，颗粒较大的物料被重新进行粉磨，如此重复，降低了生料的颗粒尺寸，提高了颗粒的均匀程度。
五级预热器排出的废气是五级预热器最终排出的废气，即290-305℃预热后排出的废气。
步骤1)中生料的KH优选为0.94-0.98。生料的SM为2.1-2.8，IM为1.1-1.7。优选的，SM为2.4-2.6，IM为1.3-1.5。
本发明的高强度水泥制备时，水泥熟料、混合材的重量比为55-75:25-45，水泥熟料为上述的水泥熟料。混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石上述含氟铁矿石。
本发明使用的氨水的质量分数为10-20％。脱硝催化剂为常用的市售脱硝催化剂。
实施例1
本实施例的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法包括如下步骤：
1)将石灰石原料通过板式喂料机加入锤式破碎机中进行破碎，破碎后得到的石灰石碎料的粒径不超过70mm，送入圆形的石灰石均化堆场；将低碱砂岩原料加入颚式破碎机进行破碎，破碎后得到的低碱砂岩碎料的粒径不超过80mm，送入长形预均化堆场；硫酸渣、湿粉煤灰、含氟铁矿石直接送入长形预均化堆场。
2)将石灰石碎料810重量份、低碱砂岩碎料50重量份、硫酸渣35重量份、湿粉煤灰80重量份、含氟铁矿石12重量份通过原料调配站调配后送入立式磨，进行粉磨。
石灰石为优质石灰石，石灰石中CaO质量分数为51.3％，MgO质量分数约为1.6％，R2O的质量分数不大于0.15％；低碱砂岩中，SiO2的质量分数为86％，R2O的质量分数不大于0.5％；硫酸渣中Fe2O3的质量分数为67％，R2O的质量分数不大于0.5％；湿粉煤灰中水分质量分数为18％，Al2O3的质量分数为26％，R2O的质量分数不大于1.6％；含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为14.6％。
在粉磨过程中，从立式磨底部通入温度为290℃的热风，将粉磨后的物料吹起，进入上部的选粉机进行气流选粉，从选粉机的上部出口被气流带出的细粒物料作为合格生料，从选粉机下部掉落的粗粒物料再次进行粉磨。
3)立式磨出口被气流带出的合格生料经过旋风分离器进行收集，收集后从旋风分离器底部排出的生料送入生料均化库，进行均化。
均化后的生料加入预热器，预热器为五级预热器，生料依次进入一到五级预热器，分别在290℃、441℃、636℃、770℃、890℃下进行预热，预热后的生料送入分解炉，在 895℃下使原料进行预分解；加入预热器的生料进行实时检测，并控制其中CaO的质量分数偏差不超过±0.2％。
4)预分解后的生料进入回转窑进行烧结，回转窑内的温度为1150℃，生料在回转窑内停留的时间为40min；回转窑的转速为2.5rpm。
回转窑烧结后的出料即为水泥熟料，水泥熟料进入篦冷机冷却至85℃，冷却后的水泥熟料送入熟料库。
篦冷机排出的废气送入分解炉，作为生料预分解时的热风；分解炉排出的烟气送入预热器的五级预热器，依次在五级到一级预热器中对生料进行预热，从一级预热器中排出的废气送入立式磨，作为气流选粉时的气流。
本实施例的高强度水泥的制备方法包括如下步骤：
将上述熟料库中的水泥熟料与混合材按照重量比75:25混合粉磨后，制得高强度水泥；混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石为上述含氟铁矿石。
实施例2
本实施例的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法包括如下步骤：
1)将石灰石原料通过板式喂料机加入锤式破碎机中进行破碎，破碎后得到的石灰石碎料的粒径不超过60mm，送入圆形的石灰石均化堆场；将低碱砂岩原料加入颚式破碎机进行破碎，破碎后得到的低碱砂岩碎料的粒径不超过60mm，送入长形预均化堆场；硫酸渣、湿粉煤灰、含氟铁矿石、石灰石矿废料直接送入长形预均化堆场。
2)将石灰石碎料820重量份、低碱砂岩碎料60重量份、硫酸渣30重量份、湿粉煤灰90重量份、含氟铁矿石15重量份、石灰石矿废料50重量份通过原料调配站调配后送入立式磨，进行粉磨。
石灰石为优质石灰石，石灰石中CaO质量分数为51.3％，MgO质量分数约为1.6％，R2O的质量分数不大于0.15％；低碱砂岩中，SiO2的质量分数为86％，R2O的质量分数不大于0.5％；硫酸渣中Fe2O3的质量分数为67％，R2O的质量分数不大于0.5％；湿粉煤灰中水分质量分数为12％，Al2O3的质量分数为26％，R2O的质量分数不大于1.6％；含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为14.6％。
石灰石矿废料为石灰石采矿废料，石灰石矿废料的主要成分为劣质石灰石和黏土，其中，劣质石灰石质量分数为41.3％，黏土质量分数为57.5％，劣质石灰石中CaO质量分数为39.6％，MgO质量分数约为1.8％，R2O的质量分数不大于0.15％。黏土中SiO2质量分数约为57.5％，Al2O3的质量分数为22.3％，R2O的质量分数不大于2.5％。
在粉磨过程中，从立式磨底部通入温度为205℃的热风，将粉磨后的物料吹起，进入上部的选粉机进行气流选粉，从选粉机的上部出口被气流带出的细粒物料作为合格生料，从选粉机下部掉落的粗粒物料再次进行粉磨。
3)立式磨出口被气流带出的合格生料经过旋风分离器进行收集，收集后从旋风分离器底部排出的生料送入生料均化库，进行均化。
均化后的生料加入预热器，预热器为五级预热器，生料由一级预热器和二级预热器之间的风管进入，然后依次经过一、二、三、四级预热器进行预热，四、五级预热器的下料口与分解炉的下端相连，五级预热器的进风管与分解炉的上端出口相连，一到五级预热器中的温度分别为304℃、448℃、645℃、778℃、890℃，预热后的生料送入分解炉，在895℃下使原料进行预分解；加入预热器的生料进行实时检测，并控制其中CaO的质量分数偏差不超过±0.2％。
4)预分解后的生料进入回转窑进行烧结，回转窑内的温度为1250℃，生料在回转窑内停留的时间为30min；回转窑的转速为2.5rpm。
回转窑烧结后的出料即为水泥熟料，水泥熟料进入篦冷机进行冷却至70℃，冷却后的水泥熟料送入熟料库。
篦冷机排出的烟气送入分解炉，作为生料预分解时的热风；分解炉排出的烟气送入预热器的五级预热器，依次在五级到一级预热器中对生料进行预热，从一级预热器中排出的废气送入SP锅炉发电系统进行发电，从发电系统排出的废气送入立式磨，作为气流选粉时的气流，之后的废气经过除尘后进行排放。
在分解炉上设置有氨水加入口，以0.84m3/h的流量向进风管中喷入氨水，以进行脱硝；分解炉排出的烟气中NOx的含量为339ppm，最后排放的废气中的NOx的含量为73ppm。
本实施例的高强度水泥的制备方法包括如下步骤：
将上述熟料库中的水泥熟料与混合材按照重量比70:30混合粉磨后，制得高强度水泥；混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石为上述含氟铁矿石。
实施例3
本实施例的利用湿粉煤灰制备高强度水泥的方法包括如下步骤：
1)将石灰石原料通过板式喂料机加入锤式破碎机中进行破碎，破碎后得到的石灰石碎料的粒径不超过60mm，送入圆形的石灰石均化堆场；将低碱砂岩原料加入颚式破碎机进行破碎，破碎后得到的低碱砂岩碎料的粒径不超过60mm，送入长形预均化堆场；硫酸渣、湿粉煤灰、含氟铁矿石、石灰石矿废料、铜矿渣直接送入长形预均化堆场。
2)将石灰石碎料830重量份、低碱砂岩碎料70重量份、硫酸渣30重量份、湿粉煤灰100重量份、含氟铁矿石16重量份、石灰石矿废料63重量份、铜矿渣10重量份通过原料调配站调配后送入立式磨，进行粉磨。
石灰石为优质石灰石，石灰石中CaO质量分数为51.3％，MgO质量分数约为1.6％，R2O的质量分数不大于0.15％；低碱砂岩中，SiO2的质量分数为86％，R2O的质量分数不大于0.5％；硫酸渣中Fe2O3的质量分数为67％，R2O的质量分数不大于0.5％；湿粉煤灰中水分质量分数为12％，Al2O3的质量分数为26％，R2O的质量分数不大于1.6％；含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为14.6％。
石灰石矿废料为石灰石采矿废料，石灰石矿废料的主要成分为劣质石灰石和黏土，其中，劣质石灰石质量分数为41.3％，黏土质量分数为57.5％，劣质石灰石中CaO质量分数为39.6％，MgO质量分数约为1.8％，R2O的质量分数不大于0.15％。黏土中SiO2质量分数约为57.5％，Al2O3的质量分数为22.3％，R2O的质量分数不大于2.5％。
铜矿渣中SiO2质量分数为29.4％，FeO的质量分数为35.6％，Fe2O3的质量分数为5％，Al2O3的质量分数为5.9％，CaO质量分数为1.3％。
在粉磨过程中，从立式磨底部通入温度为190℃的热风，将粉磨后的物料吹起，进入上部的选粉机进行气流选粉，从选粉机的上部出口被气流带出的细粒物料作为合格生料，从选粉机下部掉落的粗粒物料再次进行粉磨。
3)立式磨出口被气流带出的合格生料经过旋风分离器进行收集，收集后从旋风分离器底部排出的生料送入生料均化库，进行均化。
均化后的生料加入预热器，预热器为五级预热器，生料由一级预热器和二级预热器之间的风管进入，然后依次经过一、二、三、四级预热器进行预热，四、五级预热器的下料口与分解炉的下端相连，五级预热器的进风管与分解炉的上端出口相连，一到五级预热器中的温度分别为297℃、443℃、639℃、775℃、895℃，预热后的生料送入分解炉，在900℃下使原料进行预分解；加入预热器的生料进行实时检测，并控制其中CaO的质量分数偏差不超过±0.2％。
4)预分解后的生料进入回转窑进行烧结，回转窑内的温度为1200℃，生料在回转窑内停留的时间为35min；回转窑的转速为2.5rpm。
回转窑烧结后的出料即为水泥熟料，水泥熟料进入篦冷机进行冷却至75℃，冷却后的水泥熟料送入熟料库。
篦冷机排出的烟气送入分解炉，作为生料预分解时的热风；分解炉排出的烟气送入预热器的五级预热器，依次在五级到一级预热器中对生料进行预热，从一级预热器中排出的废气送入SP锅炉发电系统进行发电，从发电系统排出的废气送入立式磨，作为气流选粉时的气流，之后的废气经过除尘后进行排放。
在分解炉上设置有氨水加入口，以0.84m3/h的流量向进风管中喷入氨水，以进行脱硝；并在一级预热器的出风管上设置催化剂加入口，向其中加入脱硝催化剂；分解炉排出的烟气中NOx的含量为338ppm，最后排放的废气中的NOx的含量为36ppm。
本实施例的高强度水泥的制备方法包括如下步骤：
将上述熟料库中的水泥熟料与混合材按照重量比70:30混合粉磨后，制得高强度水泥；混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石为上述含氟铁矿石。
实施例4
本实施例的利用湿粉煤灰制备高强度水泥的方法包括如下步骤：
1)将石灰石原料通过板式喂料机加入锤式破碎机中进行破碎，破碎后得到的石灰石碎料的粒径不超过50mm，送入圆形的石灰石均化堆场；将低碱砂岩原料加入颚式破碎机进行破碎，破碎后得到的低碱砂岩碎料的粒径不超过60mm，送入长形预均化堆场；硫酸渣、湿粉煤灰、含氟铁矿石、石灰石矿废料、铜矿渣、钢渣、铝矾土直接送入长形预均化堆场。
2)将石灰石碎料835重量份、低碱砂岩碎料60重量份、硫酸渣32重量份、湿粉煤灰85重量份、含氟铁矿石13重量份、石灰石矿废料47重量份、铜矿渣8重量份、钢渣 16.5重量份、铝矾土5.5重量份通过原料调配站调配后送入立式磨，进行粉磨。
石灰石碎料为优质石灰石，石灰石碎料中CaO质量分数为51.3％，MgO质量分数约为1.6％，R2O的质量分数不大于0.15％；低碱砂岩中，SiO2的质量分数为86％，R2O的质量分数不大于0.5％；硫酸渣中Fe2O3的质量分数为67％，R2O的质量分数不大于0.5％；湿粉煤灰中水分质量分数为12％，Al2O3的质量分数为26％，R2O的质量分数不大于1.6％；含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为14.6％。
石灰石矿废料由石灰石废矿渣和石灰石废矿粉按照质量比11:1混合组成。石灰石废矿渣主要由如下重量百分比的组分组成：41.3％的劣质石灰石，57.5％的黏土。石灰石废矿粉主要由如下重量百分比的组分组成：37.6％的劣质石灰石，61.8％的黏土。劣质石灰石中 CaO质量分数为39.6％，MgO质量分数为1.8％，R2O的质量分数不大于0.15％。黏土中SiO2质量分数约为57.5％，Al2O3的质量分数为22.3％，R2O的质量分数不大于2.5％。
铜矿渣中SiO2质量分数为29.4％，FeO的质量分数为35.6％，Fe2O3的质量分数为5％，Al2O3的质量分数为5.9％，CaO质量分数为1.3％。
在粉磨过程中，从立式磨底部通入温度为190℃的热风，将粉磨后的物料吹起，进入上部的选粉机进行气流选粉，从选粉机的上部出口被气流带出的细粒物料作为合格生料，从选粉机下部掉落的粗粒物料再次进行粉磨。
3)立式磨出口被气流带出的合格生料经过旋风分离器进行收集，收集后从旋风分离器底部排出的生料送入生料均化库，进行均化。
均化后的生料加入预热器，预热器为五级预热器，生料由一级预热器和二级预热器之间的风管进入，然后依次经过一、二、三、四级预热器进行预热，四、五级预热器的下料口与分解炉的下端相连，五级预热器的进风管与分解炉的上端出口相连，一到五级预热器中的温度分别为297℃、443℃、639℃、775℃、895℃，预热后的生料送入分解炉，在900℃下使原料进行预分解；加入预热器的生料进行实时检测，并控制其中CaO的质量分数偏差不超过±0.2％。
4)预分解后的生料进入回转窑进行烧结，回转窑内的温度为1250℃，生料在回转窑内停留的时间为35min；回转窑的转速为2.5rpm。
回转窑烧结后的出料即为水泥熟料，水泥熟料进入篦冷机进行冷却至70℃，冷却后的水泥熟料送入熟料库。
篦冷机排出的烟气送入分解炉，作为生料预分解时的热风；分解炉排出的烟气送入预热器的五级预热器，依次在五级到一级预热器中对生料进行预热，从一级预热器中排出的废气送入SP锅炉发电系统进行发电，从发电系统排出的废气送入立式磨，作为气流选粉时的气流，之后的废气经过除尘后进行排放。
在分解炉上设置有氨水加入口，以0.84m3/h的流量向进风管中喷入氨水，以进行脱硝；并在一级预热器的出风管上设置催化剂加入口，向其中加入脱硝催化剂；分解炉排出的烟气中NOx的含量为338ppm，最后排放的废气中的NOx的含量为35ppm。
本实施例的高强度水泥的制备方法包括如下步骤：
将上述熟料库中的水泥熟料与混合材按照重量比70:30混合粉磨后，制得高强度水泥；混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石为上述含氟铁矿石。
对比例
本对比例的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法包括如下步骤：
1)将石灰石原料通过板式喂料机加入锤式破碎机中进行破碎，破碎后得到的石灰石碎料的粒径不超过70mm，送入圆形的石灰石均化堆场；将低碱砂岩原料加入颚式破碎机进行破碎，破碎后得到的低碱砂岩碎料的粒径不超过80mm，送入长形预均化堆场；硫酸渣、含氟铁矿石直接送入长形预均化堆场。
2)将湿粉煤灰烘干至水分质量分数不超过1％，得到烘干粉煤灰；将石灰石碎料810 重量份、低碱砂岩碎料50重量份、硫酸渣35重量份、烘干粉煤灰80重量份、含氟铁矿石12重量份通过原料调配站调配后送入立式磨，进行粉磨。
石灰石为优质石灰石，石灰石中CaO质量分数为51.3％，MgO质量分数约为1.6％，R2O的质量分数不大于0.15％；低碱砂岩中，SiO2的质量分数为86％，R2O的质量分数不大于0.5％；硫酸渣中Fe2O3的质量分数为67％，R2O的质量分数不大于0.5％；烘干粉煤灰中水分质量分数为1％，Al2O3的质量分数为26％，R2O的质量分数不大于1.6％；含氟铁矿石中氟化钙的质量分数为14.6％。
在粉磨过程中，从立式磨底部通入温度为85℃的热风，将粉磨后的物料吹起，进入上部的选粉机进行气流选粉，从选粉机的上部出口被气流带出的细粒物料作为合格生料，从选粉机下部掉落的粗粒物料再次进行粉磨。
3)立式磨出口被气流带出的合格生料经过旋风分离器进行收集，收集后从旋风分离器底部排出的生料送入生料均化库，进行均化；均化后的生料加入预热器，预热器为五级预热器，生料依次进入一到五级预热器，分别在290℃、441℃、636℃、770℃、890℃下进行预热，预热后的生料送入分解炉，在895℃下使原料进行预分解；加入预热器的生料进行实时检测，并控制其中CaO的质量分数偏差不超过±0.2％。
4)预分解后的生料进入回转窑进行烧结，回转窑内的温度为1150℃，生料在回转窑内停留的时间为40min；回转窑的转速为2.5rpm。
回转窑烧结后的出料即为水泥熟料，水泥熟料进入篦冷机进行冷却至85℃，冷却后的水泥熟料送入熟料库。
篦冷机排出的烟气送入分解炉，作为生料预分解时的热风；分解炉排出的烟气送入预热器的五级预热器，依次在五级到一级预热器中对生料进行预热。
本对比例的高强度水泥的制备方法包括如下步骤：
将上述熟料库中的水泥熟料与混合材按照重量比75:25混合粉磨后，制得水泥；混合材由石灰石粉、脱硫石膏、含氟铁矿石按照8:10:5的重量比混合而成。石灰石粉为上述优质石灰石，含氟铁矿石为上述含氟铁矿石。
试验例
取实施例1-4及对比例中的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法制得的水泥熟料及水泥，按照 GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》中的方法进行测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1-4及对比例制得的水泥熟料和水泥的性能测试结果
Figure BDA0002497284790000131
由表1可知，本发明的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法制得的水泥熟料抗压强度高，初凝时间短，有利于提高水泥的凝结速度。

Claims (10)

1.一种利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8-20%；所述气流选粉时采用的气流的温度为180-290℃；
2）将生料进行预热、分解，然后在1100-1250℃下烧结30-40min，冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：步骤1）中所述原料包括如下重量份数的组分：石灰石810-840份、低碱砂岩50-70份、硫酸渣25-35份、湿粉煤灰80-100份、含氟铁矿石12-16份；所述石灰石中CaO的质量分数不小于50%。
3.根据权利要求2所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：所述原料还包括45-65重量份的石灰石矿废料，所述石灰石矿废料包括如下重量百分比的组分：40-45%的劣质石灰石、55-60%的黏土，劣质石灰石中CaO的质量分数为38-41%，黏土中SiO2的质量分数为56-66%。
4.根据权利要求2所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：所述石灰石的粒径为50-70mm，所述低碱砂岩的粒径为60-80mm。
5.根据权利要求2所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：步骤1）中气流选粉后的生料中80μm筛余物的体积不大于10%。
6.根据权利要求2所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：步骤1）中气流选粉后的生料的KH为0.9-0.98。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：步骤2）中冷却时采用篦冷机，篦冷机出风口连接分解炉以将篦冷机排出的废气通入分解炉对预热后的生料加热进行所述分解，分解炉的出口连接预热器以将分解炉排出的废气送入预热器对生料进行所述预热；篦冷机排出的废气的温度为900-1100℃，分解炉排出的废气的温度为890-905℃，预热器排出的废气的温度为290-320℃。
8.根据权利要求7所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：所述预热器为五级预热器，五级预热器的温度依次为870-895℃、755-785℃、620-650℃、430-450℃、290-305℃。
9.根据权利要求8所述的利用湿粉煤灰制备水泥熟料的方法，其特征在于：五级预热器排出的废气降温后作为步骤1）中气流选粉时的气流。
10.一种高强度水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将原料混合，粉磨，气流选粉，制得生料；所述原料包括湿粉煤灰，所述湿粉煤灰中水分的质量分数为8-20%；所述气流选粉时采用的气流的温度为180-290℃；
2）将生料进行预热、分解，然后在1100-1250℃下烧结30-40min，冷却，制得水泥熟料；
3）将水泥熟料与混合材混合，粉磨，即得。
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