CN112759285B - 一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料及其制备方法 - Google Patents
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料及其制备方法,涉及水泥熟料生产工艺技术领域,该水泥熟料以百分比计包括如下原料:低品位石灰石80%‑95%、砂岩1%‑10%、铁质校正料1%‑5%、铝矾土1%‑8%,所述石灰石的CaO含量介于41.5%‑45%,所述低品位石灰石经过均化处理,均化后的低品位石灰石CaO含量不低于44.3%、SiO2含量不高于13%、氧化镁含量不高于3%,该水泥熟料以CaO含量介于41.5%‑45%的低品位石灰石及硫酸渣、铁矿石、钢渣、砂岩、铝矾土作为原料,使矿山产出的CaO含量低于45%的石灰石得到利用,有效降低了矿山的废渣排放量。
Description
技术领域
本发明涉及水泥熟料生产工艺技术领域,具体为一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料及其制备方法。
背景技术
通常,生产硅酸盐水泥用的石灰石中CaO含量一般应控制在47%-48%左右,但是近年来随着资源的减少和环保的压力,探索CaO含量≤47%的石灰石在熟料生产中的应用显得越来越有必要。
长期以来,石灰石矿山由于受资源赋存条件的制约成为生产中的瓶颈,由于矿山中矿层与夹层交替出现,或矿层与变质夹层掺杂在一起,分层不规律,矿石质量变化大,夹层中结晶硅含量高,使得石灰石开采剥离量巨大,资源浪费较大;同时面临着废渣不能露天存放,占地较大,堆放危险性高等问题。
某公司年产优质熟料300万吨左右,年需要消耗石灰石资源约420万吨,根据矿石质量分布情况来看,CaO含量大于47%的约占石灰石总储量的16%左右,CaO含量在45%-47%之间的约占23%,CaO含量小于45%的约占61%,根据近些年来的实践经验,CaO含量在45%-46%的石灰石资源已经成功应用到熟料生产中,但是CaO含量低于45%的石灰石仍难以用于熟料生产,在现在的矿石生产中废渣排放量仍可以达到50%左右。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料及其制备方法,以解决石灰石矿山废渣排放量大的问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料,以百分比计,包括如下原料:低品位石灰石80%-95%、砂岩1%-10%、铁质校正料1%-5%、铝矾土1%-8%,所述石灰石的CaO含量介于41.5%-45%,所述低品位石灰石经过均化处理,均化后的低品位石灰石CaO含量不低于44.3%、SiO2含量不高于13%、氧化镁含量不高于3%。
优选的,所述铁质校正料包括硫酸渣、铁矿石、钢渣。
优选的,所述水泥熟料,Al2O3含量介于4.9%-5.2%,Fe2O3含量介于3.4%-3.6%,KH介于0.89-0.92,SM介于2.4-2.7,IM介于1.4-1.8。
一种低品位石灰石的均化方法,包括如下步骤:
7)矿场装车:将不同采面的石灰石分别装车,装车时使用带有篦条抓斗的装载机进行石灰石矿石装车;
8)分库存放:卸车时将不同采面的石灰石分别存放在不同的储存库;
9)矿石分析:对不同采面的石灰石进行化验分析,将CaO含量不低于41.5%的石灰石作为原料备用;
10)原料粉碎:使用破碎机粉碎3)中的石灰石,并使用分离设备对粉碎后的石灰石矿石进行筛分,粒径不小于2cm的大颗粒直接排入出料皮带,粒径小于2cm的细颗粒返回收料仓;
11)质检:使用在线元素分析仪分析收料仓中的细颗粒的CaO含量,CaO含量不低于41.5%的细颗粒直接排入3)中的出料皮带,CaO含量低于41.5%的细颗粒作排废处理。
12)圆堆均化:通过4)中的出料皮带将粉碎后的石灰石矿石输送至堆场圆堆堆料。
优选的,所述在线元素分析仪设置在所述破碎机的出料皮带上。
优选的,所述在线元素分析仪每小时取样12-60次。
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料的制备方法,包括以下步骤:
S1、配料:在生料配料站,将均化后的低品位石灰石、砂岩、铁质校正料、铝矾土进行配料,得到生料;
S2、粉磨:使用立磨将S1中的生料进行粉磨,得到生料粉;
S3、粗细分离:使用选粉机对S2中的生料粉进行分离,得到粗料和细料,粗料返回立磨继续研磨;
S4、生料均化:将S3中的细料存储至生料均化库备用;
S5、预热:使用预热器将S4中所述生料均化库取出的生料预热至300℃-340℃,再使用换热装置继续将生料加热至730℃-800℃;
S6、分解:将换热后的生料送入分解炉分解,生料在分解炉内停留4-10s,分解炉的炉出口温度控制在870℃-900℃;
S7、煅烧:使用回转窑对S6中分解后的生料进行煅烧,煅烧温度1400℃-1450℃,煅烧时间20min-30min,得到水泥熟料;
S8、冷却:使用篦冷机将水泥熟料冷却至100℃以下;
S9、破碎均化:使用破碎机将冷却后的水泥数量粉碎至≤35mm,然后送入熟料均化库均化。
优选的,步骤S2中,所述生料粉的80μm方孔筛筛余率≤16.0%,200μm方孔筛筛余率≤2.0%。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
(1)本发明通过对石灰石进行均化处理,使用篦条抓斗进行装载,将石灰石与变质夹层分离,减少了石灰石中的杂质含量,矿山的不同采面产出的石灰石在氧化钙、氧化镁、二氧化硅含量存在差异,通过对矿山不同采面的石灰石分库存放,可将品味差异较大的石灰石分开,以便将其搭配并得到成分较均一的石灰石原料,以实现进厂原料质量的控制,并通过均化处理,使用高品位石灰石与CaO含量低于45%的石灰石进行搭配使用,实现对低品位石灰石的生产应用,解决了低品位石灰石无法利用、只能作为废渣排放的问题,减少了矿山的废渣排放量;
(2)通过设置在线元素分析仪,在石灰石均化过程中在线持续检测石灰石中CaO、MgO2、SiO2含量,便于及时调整不同采面的石灰石的添加比例,减小石灰石圆堆堆料的成分波动,使均化后的石灰石中CaO、MgO2、SiO2含量符合控制指标,避免低品位石灰石掺入过多导致均化后的石灰石质量不合格。
附图说明
图1为带篦条的装载机抓斗照片。
图2为实施例1熟料岩相分析照片。
图3为实施例2熟料岩相分析照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料,以百分比计,包括如下原料:低品位高硅石灰石95%、砂岩1%、铁质校正料2.5%、铝矾土1.5%,石灰石的CaO含量介于41.5%-45%,低品位石灰石经过均化处理,其中,铁质校正料包括硫酸渣、铁矿石、钢渣。
表1均化后的低品位石灰石元素分析结果:
CaO/% | SiO<sub>2</sub>/% | MgO/% |
44.5% | 13% | 2.43% |
该水泥熟料中,Al2O3含量为5.1%,Fe2O3含量为3.6%,KH=0.89,SM=2.7,IM=1.6。
上述低品位石灰石的均化方法,包括如下步骤:
1)矿场装车:将不同采面的石灰石分别装车,装车时使用带有如图1所示的篦条抓斗的装载机进行石灰石矿石装车;
2)分库存放:卸车时将不同采面的石灰石分别存放在不同的储存库;
3)矿石分析:使用元素分析仪对不同采面的石灰石进行化验分析,将CaO含量不低于41.5%的石灰石作为原料备用;
4)原料粉碎:使用破碎机粉碎3)中的石灰石,并使用分离设备对粉碎后的石灰石矿石进行筛分,粒径不小于2cm的大颗粒直接排入出料皮带,粒径小于2cm的细颗粒返回收料仓;
5)质检:使用在线元素分析仪分析收料仓中的细颗粒的CaO、SiO2、MgO含量,在线元素分析仪每小时取样12次,CaO含量不低于41.5%的细颗粒直接排入3)中的出料皮带,CaO含量低于41.5%的细颗粒作排废处理,在线元素分析仪设置在破碎机的出料皮带上,一边出料一边检测。
6)圆堆均化:通过4)中的出料皮带将粉碎后的石灰石矿石输送至堆场圆堆堆料。
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料的制备方法,包括以下步骤:
S1、配料:在生料配料站,将均化后的低品位石灰石、砂岩、铁质校正料、铝矾土进行配料,得到生料;
S2、粉磨:使用ATOX-50立磨将S1中的生料进行粉磨,得到生料粉,经过充分研磨后,测得生料粉的80μm方孔筛筛余率8.92%,200μm方孔筛筛余率0.93%;
S3、粗细分离:使用选粉机对S2中的生料粉进行分离,得到粗料(粒径>80μm)和细料(粒径≯80μm),粗料返回立磨继续研磨;
S4、生料均化:将S3中的细料存储至生料均化库备用;
S5、预热:使用预热器将S4中生料均化库取出的生料进行预热,最上一级预热器出口温度控制在330-340℃,再使用换热装置继续将生料加热至800℃;
S6、分解:将换热后的生料送入分解炉分解,生料在分解炉内停留8-10s,分解炉的炉出口温度控制在890℃-900℃,分解炉产生的废气进入预热器,用于生料预热;
S7、煅烧:使用回转窑对S6中分解后的生料进行煅烧,煅烧温度1430℃-1450℃,煅烧时间25min-30min,得到水泥熟料;
S8、冷却:使用篦冷机将水泥熟料冷却至100℃以下;
S9、破碎均化:使用破碎机将冷却后的水泥数量粉碎至≤35mm,然后送入熟料均化库均化。
对步骤S9中粉碎后的熟料取样分析,共取4个样品,测试其3天、28天抗压强度如下表所示:
表2熟料抗压强度试验:
试验编号 | 3天抗压强度(MPa) | 28天抗压强度(MPa) |
1 | 28.6 | 55.6 |
2 | 28.8 | 55.8 |
3 | 28.5 | 55.3 |
4 | 28.7 | 55.9 |
如表2所示,4个熟料样品均符合GB/T 21372-2008《硅酸盐水泥熟料》关于抗压强度的规定。
熟料岩相分析:
使用岩相分析仪器对上述试验编号1的样品进行分析,结果如附图3所示。
实施例2
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料,以百分比计,包括如下原料:低品位低硅石灰石82%、砂岩7%、铁质校正料5%、铝矾土6%,石灰石的CaO含量介于41.5%-45%,低品位石灰石经过均化处理,均化后的低品位石灰石CaO含量为44.3%、SiO2含量为7%、MgO含量为1.02%,其中,铁质校正料包括硫酸渣、铁矿石、钢渣。
表3均化后的低品位石灰石元素分析结果:
CaO/% | SiO<sub>2</sub>/% | MgO/% |
44.3% | 7% | 1.02% |
该水泥熟料中,Al2O3含量为4.9%,Fe2O3含量为3.4%,KH=0.92,SM=2.4,IM=1.6。
上述低品位石灰石的均化方法,包括如下步骤:
1)矿场装车:将不同采面的石灰石分别装车,装车时使用带有如图1所示的篦条抓斗的装载机进行石灰石矿石装车;
2)分库存放:卸车时将不同采面的石灰石分别存放在不同的储存库;
3)矿石分析:使用元素分析仪对不同采面的石灰石进行化验分析,将CaO含量不低于41.5%的石灰石作为原料备用;
4)原料粉碎:使用破碎机粉碎3)中的石灰石,并使用分离设备对粉碎后的石灰石矿石进行筛分,粒径不小于2cm的大颗粒直接排入出料皮带,粒径小于2cm的细颗粒返回收料仓;
5)质检:使用在线元素分析仪分析收料仓中的细颗粒的CaO、SiO2、MgO含量,在线元素分析仪每小时取样30次,CaO含量不低于41.5%的细颗粒直接排入3)中的出料皮带,CaO含量低于41.5%的细颗粒作排废处理,在线元素分析仪设置在破碎机的出料皮带上,一边出料一边检测。
6)圆堆均化:通过4)中的出料皮带将粉碎后的石灰石矿石输送至堆场圆堆堆料。
一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料的制备方法,包括以下步骤:
S1、配料:在生料配料站,将均化后的低品位石灰石、砂岩、铁质校正料、铝矾土进行配料,得到生料;
S2、粉磨:使用ATOX-50立磨将S1中的生料进行粉磨,得到生料粉,经过充分研磨后,测得生料粉的80μm方孔筛筛余率10.32%,200μm方孔筛筛余率0.61%;
S3、粗细分离:使用选粉机对S2中的生料粉进行分离,得到粗料(粒径>80μm)和细料(粒径≯80μm),粗料返回立磨继续研磨;
S4、生料均化:将S3中的细料存储至生料均化库备用;
S5、预热:使用预热器将S4中生料均化库取出的生料进行预热,最上一级预热器出口温度控制在300-310℃,再使用换热装置继续将生料加热至750℃;
S6、分解:将换热后的生料送入分解炉分解,生料在分解炉内停留4-7s,分解炉的炉出口温度控制在870℃-880℃,分解炉产生的废气进入预热器,用于生料预热;
S7、煅烧:使用回转窑对S6中分解后的生料进行煅烧,煅烧温度1390℃-1410℃,煅烧时间20min-25min,得到水泥熟料;
S8、冷却:使用篦冷机将水泥熟料冷却至100℃以下;
S9、破碎均化:使用破碎机将冷却后的水泥数量粉碎至≤35mm,然后送入熟料均化库均化。
对步骤S9中粉碎后的熟料取样分析,共取4个样品,测试其3天、28天抗压强度如下表所示:
表4熟料抗压强度试验:
试验编号 | 3天抗压强度(MPa) | 28天抗压强度(MPa) |
1 | 28.9 | 56.1 |
2 | 28.6 | 56.1 |
3 | 28.9 | 55.8 |
4 | 29.0 | 55.7 |
如表4所示,4个熟料样品均符合GB/T 21372-2008《硅酸盐水泥熟料》关于抗压强度的规定。
熟料岩相分析:
使用岩相分析仪器对上述试验编号1的样品进行分析,结果如附图3所示。
结合实施例1及实施例2的数据可知,按照上述方案生产的熟料抗压强度明显高于GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》的要求,从岩相分析结果来看:熟料煅烧中液相量充足,冷却较好,熟料中C3S矿物数量较多,且呈板状或块状出现,符合质量控制要求。
在某公司矿山及水泥熟料生产车间应用上述熟料制备方法,选取了该公司矿山排废量的部分连续数据,如下表所示:
废渣利用量/万吨 | 占废渣总量比例(%) | |
第1个月 | 5.1 | 20.06 |
第2个月 | 2.58 | 21.12 |
第3个月 | 5.11 | 19.87 |
第4个月 | 4.95 | 19.96 |
第5个月 | 5.30 | 20.14 |
第6个月 | 4.90 | 21.02 |
第7个月 | 4.95 | 19.98 |
第8个月 | 2.80 | 18.99 |
该熟料制备方法应用后,矿山原来的低品位石灰石废渣中约有20%得到了利用,由于废渣处理需要支出处理成本,采用该方法可显著降低熟料生产成本及废渣处理成本。
对比实施例1及实施例2的数据可知,KH较低时,采用高Al2O3配料可以达到与高KH配料接近的抗压强度,但是高Al2O3配料煅烧比较困难,需要适当提高煅烧温度,造成能耗增加,相当于用增加能耗的代价换取低品位石灰石的利用以及矿山排废量的降低,在经济效益及环保效益上仍是可以接受的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料,其特征在于,以百分比计,由如下原料组成:低品位石灰石80%-95%、砂岩1%-10%、铁质校正料1%-5%、铝矾土1%-8%,上述各组分含量之和为100%,所述铁质校正料包括硫酸渣、铁矿石、钢渣,所述石灰石的CaO含量介于41.5%-45%,所述低品位石灰石经过均化处理,均化后的低品位石灰石CaO含量不低于44.3%但低于44.5%、SiO2含量不高于13%、MgO含量不高于3%;
所述的低品位石灰石的均化方法包括:
1)矿场装车:将不同采面的石灰石分别装车,装车时使用带有篦条抓斗的装载机进行石灰石矿石装车;
2)分库存放:卸车时将不同采面的石灰石分别存放在不同的储存库;
3)矿石分析:对不同采面的石灰石进行化验分析,将CaO含量不低于41.5%的石灰石作为原料备用;
4)原料粉碎:使用破碎机粉碎3)中的石灰石,并使用分离设备对粉碎后的石灰石矿石进行筛分,粒径不小于2cm的大颗粒直接排入出料皮带,粒径小于2cm的细颗粒返回收料仓;
5)质检:使用在线元素分析仪分析收料仓中的细颗粒的CaO、SiO2、MgO含量,CaO含量不低于41.5%的细颗粒直接排入3)中的出料皮带,CaO含量低于41.5%的细颗粒作排废处理;
6)圆堆均化:通过4)中的出料皮带将粉碎后的石灰石矿石输送至堆场圆堆堆料;
所述水泥熟料,Al2O3含量介于4.9%-5.2%,Fe2O3含量介于3.4%-3.6%,KH介于0.89-0.92,SM介于2.4-2.7,IM介于1.4-1.8。
2.根据权利要求1所述的一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、配料:在生料配料站,将均化后的低品位石灰石、砂岩、铁质校正料、铝矾土进行配料,得到生料;
S2、粉磨:使用立磨将S1中的生料进行粉磨,得到生料粉;
S3、粗细分离:使用选粉机对S2中的生料粉进行分离,得到粗料和细料,粗料返回立磨继续研磨;
S4、生料均化:将S3中的细料存储至生料均化库备用;
S5、预热:使用预热器将S4中所述生料均化库取出的生料预热至300℃-340℃,再使用换热装置继续将生料加热至730℃-800℃;
S6、分解:将换热后的生料送入分解炉分解,生料在分解炉内停留4-10s,分解炉的炉出口温度控制在870℃-900℃;
S7、煅烧:使用回转窑对S6中分解后的生料进行煅烧,煅烧温度1400℃-1450℃,煅烧时间20min-30min,得到水泥熟料;
S8、冷却:使用篦冷机将水泥熟料冷却至100℃以下;
S9、破碎均化:使用破碎机将冷却后的水泥数量粉碎至≤35mm,然后送入熟料均化库均化。
3.根据权利要求2所述的一种使用低品位石灰石制备的水泥熟料的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述生料粉的80μm方孔筛筛余率≤16.0%,200μm方孔筛筛余率≤2.0%。
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GR01 | Patent grant | ||
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