CN113121131B - 利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法，解决了现有技术中没有利用低品位石灰石生产优质水泥熟料的技术问题。水泥熟料的制备包括下述质量百分比的主料：低品位大理岩石灰石：50%‑70%；硅石：1.5%‑2%；硫酸渣：1%‑1.5%；高品位石灰石：余量；其中，还包括下述质量百分比的辅料：脱硫石膏：0‑1%；所述高品位石灰石中CaO含量为41%‑45%，所述低品位大理岩石灰石中CaO含量为35%‑40%。本发明中提供的利用低品位大理岩石灰石生产优质水泥熟料的方法，通过调整熟料的硫碱比和优化熟料的煅烧与冷却，改善了熟料的质量，将熟料的初始净浆流动度提高到250mm以上、熟料的3天强度提高至30MPa以上，28天强度也提高至57MPa以上，得到了优质的熟料，保证了绿色生产。

Description

利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法

技术领域

本发明涉及资源利用技术领域，具体涉及利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法。

背景技术

我国是水泥生产和消耗大国，其中水泥生产时使用的主要原料为石灰石，每生产一吨水泥大约需要一吨石灰石，并且在生产水泥的过程中，一般都是用高品位石灰石，即利用高品位石灰石中较高的氧化钙的含量来参与反应，从而保证生产出来的熟料质量较好，并有利于水泥的正常使用。如申请号CN201710845735.8公开了一种商品混凝土用水泥熟料及其制备方法，虽然提高了水泥强度，但是主要成分是高品位石灰石，另外添加硅质材料，铝制材料和铁质材料，原料成分较多，而且生产难度较大。

如今，随着资源的快速消耗，根据推算，全国用于水泥工业的石灰石储量仅可满足全国近30年的生产需要，并且在很多水泥厂的矿山附近存在着大量的低品位石灰石得不到利用，因此有必要对低品位石灰石进行开发利用。

如申请号CN201811399090.0公开了一种低碱水泥熟料，包括如下质量份数的组分：高硫石灰石尾矿0-20份、高品位石灰石66-89份、页岩3-7份、硅土6-10份和硫酸渣0.5-2.4份；其中高硫石灰石尾矿和高品位石灰石中的硫含量大于0.48％，该发明制备出具有优良性能的低碱水泥熟料，解决了高硫石灰石尾矿的资源综合利用问题；但是高品位石灰石用量较多，没有对低品位石灰石进行最大化的利用，在较大程度上没有解决资源压力。

发明内容

本发明的目的在于提供利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法，以解决现有技术中没有利用低品位石灰石生产优质水泥熟料的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料，其制备包括下述质量百分比的主料：

低品位大理岩石灰石：50％-70％；

硅石：1.5％-2％；

硫酸渣：1％-1.5％；

高品位石灰石：余量；

其中，还包括下述质量百分比的辅料：

脱硫石膏：0-1％；

所述高品位石灰石中CaO含量为41％-45％，所述低品位大理岩石灰石中CaO含量为35％-40％。

进一步的，各主料的质量百分比分别为：

低品位大理岩石灰石：55％-65％；

硅石：1.6％-1.9％；

硫酸渣：1.1％-1.3％；

高品位石灰石：余量；

辅料的质量百分比为：

脱硫石膏：0.3％-0.7％。

进一步的，各原料的质量百分比分别为：

低品位大理岩石灰石：60％；

硅石：1.8％；

硫酸渣：1.2％；

高品位石灰石：37％；

辅料的质量百分比为：

脱硫石膏：0.5％。

进一步的，包括下述步骤：

(1)生料制备

将高品位石灰石和低品位大理岩石灰石预均化后，进行一次配料；所述一次配料是按配比将高品位石灰石、低品位大理岩石灰石与脱硫石膏一起投入破碎机进行破碎，破碎后获得混合物料A；然后将混合物料A、硅石和硫酸渣按比例进行二次配料,获得混合物料B；将混合物料B依次进行一次均化、立磨选粉、二次均化，得到生料粉；

(2)熟料煅烧

将步骤(1)得到的生料粉预热后转入回转窑中煅烧，得到水泥熟料半成品；

(3)熟料冷却

将步骤(2)中煅烧后的得到水泥熟料半成品在篦冷机中急冷至80-90℃后，得到水泥熟料。

进一步的，所述步骤(1)中，还包括对混合物料A进行在线质量监测。

进一步的，所述步骤(1)中，还包括对混合物料B进行在线质量监测。

进一步的，所述步骤(2)中，所述煅烧过程使用烟煤进行供能。

进一步的，所述步骤(2)中生料粉预热温度为：800-100℃，煅烧温度为：1400-1500℃，煅烧时间为：15-20分钟，回转窑转速4.0r。

进一步的，所述步骤(3)中的水泥熟料半成品以500-800℃/min的速度冷却。

本发明具有如下技术效果：

(1)本发明提供的利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法，在经过石灰石预均化、一次配料和二次配料的处理后，实现了低品位石灰石稳定、可控用于生料、水泥配料；并且对混合物料A和混合物料B进行在线质量检测，不仅可以根据石灰石大堆的整体布料质量情况，调整布料的石灰石质量，从而达到低品位石灰石的高效使用，高品位石灰石不浪费的目的；而且还能进一步提高物料的均化稳定作业，减少对回转窑煅烧生产所带来的影响。

(2)本发明提供的利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料及其制备方法，调整了生产工艺控制指标，通过优化熟料的煅烧与冷却过程，明显提高了煅烧温度，降低熟料出篦冷机时温度，改善熟料矿物的活性和性能，熟料的3天强度提高至30MPa以上，28天强度也提高至57MPa以上，提高了熟料的质量。

(3)采用高热值低灰分的烟煤进行熟料的煅烧,降低了熟料中Al₂O₃的含量，将熟料的硫碱比由0.31提高到0.51，改善了熟料净浆流动性，熟料的初始净浆流动度提高到250mm以上。并且通过在石灰石大堆上添加脱硫石膏来调整熟料中硫碱比，将熟料的硫碱比由0.3提高到0.6左右，进一步改善水泥净浆流动度偏低的问题。

具体实施方式

一、原料说明

实施例1-4、对比例1-2中应用的低品位大理岩石灰石、高品位石灰石、硅石、硫酸渣、黄斑岩为：

(1)低品位大理岩石灰石

表1 大理岩石灰石主要成分一览表

(2)高品位石灰石

表2 高品位石灰石主要成分一览表

(3)硅石

表3 硅石主要成分一览表

(4)硫酸渣

表4 硫酸渣主要成分一览表

(5)黄斑岩

表5 黄斑岩主要成分一览表

二、制备实施例与对比例

实施例1

利用低品位大理岩石灰石生产水泥熟料

1.原料配比

按照质量百分比包括以下主料：低品位大理岩石灰石50％；硅石1.5％；硫酸渣1.5％；高品位石灰石47％；

辅料：脱硫石膏0.4％。

2.制备

包括下述步骤：

(1)生料制备

将氧化钙含量为44.8％的高品位石灰石和氧化钙含量为38.42％的低品位大理岩石灰石预均化处理后，进行一次配料；所述一次配料是按配比将高品位石灰石、低品位大理岩石灰石与脱硫石膏一起投入破碎机进行破碎，破碎后获得混合物料A；当混合物料A通过破碎机的皮带送出时，利用在线质量监测装置对混合物料A的质量进行实时监测，根据石灰石大堆的整体布料质量情况，调整布料的石灰石质量。

将达到质量要求后将混合物料A、硅石和硫酸渣按比例在配料站进行二次配料,获得混合物料B；当混合物料B通过配料站的皮带送出时，利用在线质量监测装置对混合物料B的质量进行实时监测，进一步提高混合物料B的均化稳定作业，减少对回转窑煅烧生产所带来的影响。

将混合物料B依次进入磨头均化仓进行一次均化、进入立磨选粉机进行立磨选粉，选粉时将物料产品粒度使用80vm的方孔筛进行筛选，筛余小于12％的物料进入到均化库内进行均化，减少物料成分的波动，得到生料粉。

(2)熟料煅烧

将步骤(1)得到的生料粉预热至900℃后转入回转窑中煅烧，在煅烧温度为1750℃、回转窑转速为3.8r/min的条件下，使用热值高于5800大卡灰分＜12％的烟煤进行熟料的煅烧，煅烧时间为13分钟，得到水泥熟料半成品；

(3)熟料冷却

将步骤(2)中煅烧后的得到水泥熟料半成品在篦冷机中急冷，从出窑温度1750℃以750℃/min的速度冷却至85℃后，得到水泥熟料。

实施例2

利用低品位大理岩石灰石生产水泥熟料

1.原料配比

按照质量百分比包括以下主料：低品位大理岩石灰石55％；硅石1.6％；硫酸渣1.3％；高品位石灰石42.1％；

辅料：脱硫石膏0.6％。

2.制备方法

制备方法同实施例1。

实施例3

利用低品位大理岩石灰石生产水泥熟料

1.原料配比

按照质量百分比包括以下主料：低品位大理岩石灰石63％；硅石1.8％；硫酸渣1.2％；高品位石灰石34％；

辅料：脱硫石膏0.5％。

2.制备方法

制备方法同实施例1。

实施例4

利用低品位大理岩石灰石生产水泥熟料

1.原料配比

按照质量百分比包括以下主料：低品位大理岩石灰石60％；硅石2％；硫酸渣1％；高品位石灰石37％；

辅料：脱硫石膏0.7％。

2.制备方法

制备方法同实施例1。

对比例1

1.原料配比

按照质量百分比包括以下原料：高品位石灰石90％；硅石3％；硫酸渣：3％；黄斑岩4％。

2.制备方法

包括下述步骤：

(1)生料制备

将氧化钙含量为44.8％的高品位石灰石预均化处理后，投入破碎机进行破碎，破碎后通过破碎机的皮带送出时，利用在线质量监测装置对高品位石灰石的质量进行实时监测，根据石灰石大堆的整体布料质量情况，调整布料的石灰石质量。

将达到质量要求后将高品位石灰石、硅石、硫酸渣和黄斑岩按比例在配料站进行二次配料,获得混合物料C；当混合物料C通过配料站的皮带送出时，利用在线质量监测装置碎混合物料C的质量进行实时监测，进一步提高混合物料C的均化稳定作业，减少对回转窑煅烧生产所带来的影响。

将混合物料C依次进入磨头均化仓进行一次均化、进入立磨选粉机进行立磨选粉，选粉时将物料产品粒度使用80vm的方孔筛进行筛选，筛余小于12％的物料进入到均化库内进行均化，减少物料成分的波动，得到生料粉。

(2)熟料煅烧、冷却

制备方法同实施例1。

对比例2

1.原料配比

按照质量百分比包括以下原料：高品位石灰石89％；硅石3％；硫酸渣4％；黄斑岩4％。

2.制备方法

制备方法同对比例1。

三、性能实验

1、对制备步骤(1)中得到的生料粉进行成分检测，生料粉成分检测结果如下表6所示；

表6 生料粉成分检测表

序号	氧化钙％	氧化铝％	氧化铁％	氧化镁％	碱含量％	氧化硅％
							对比例1	43	3.17	2.27	1.29	0.37	14.16
对比例2	43.2	3.16	2.30	1.31	0.39	14.11
							实施例1	41.4	3.18	2.18	2.06	0.45	13.42
实施例2	41.36	3.21	2.21	2.10	0.52	13.45
							实施例3	41.33	3.29	2.23	2.13	0.55	13.56
实施例4	41.43	3.35	2.25	2.19	0.59	13.48

2、根据GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》对水泥熟料的性能进行检测，水泥熟料性能检测结果如下表7所示：

表7 水泥熟料性能检测表

3、分别将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2中得到的水泥熟料经过熟料库进行均化、冷却，然后经过研磨选粉后，制得出磨水泥45μm筛余细度到6.0的水泥。

按照水泥取样方法GB/T12573-2008对水泥进行取样，按照水泥性能检测的试验方法测定水泥的物理性能。按照GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试初凝时间和终凝时间；按照GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》测试水泥比表面积(测试净浆流动度)；按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定水泥胶砂强度。水泥性能检测结果如下表8所示：

表8 水泥性能检测表

由表6-8可知，在经过石灰石预均化、一次配料和二次配料的处理并对混合物料进行在线质量检测的处理后，实现了低品位石灰石稳定、可控用于生料、水泥配料，达到了低品位石灰石的高效使用，高品位石灰石不浪费的目的。

在石灰石大堆上添加脱硫石膏调整熟料的硫碱比，煅烧时采用高热值低灰分的烟煤供能降低熟料中Al₂O₃的含量，改善了熟料净浆流动性，使熟料的初始净浆流动度提高到250mm以上。

通过调整生产工艺控制指标，优化熟料的煅烧与冷却过程，明显提高了煅烧温度，降低熟料出篦冷机时温度，即使在生料粉中的氧化钙含量从43％降至41.33％的情况下，熟料矿物的活性和性能也得到了改善，熟料的3天强度提高至30MPa以上，28天强度也提高至57MPa以上，提高了熟料的质量，促进了绿色生产。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料，其特征在于，其制备包括下述质量百分比的主料：

低品位大理岩石灰石：50%-70%；

硅石：1.5%-2%；

硫酸渣：1%-1.5%；

高品位石灰石：余量；

其中，还包括下述质量百分比的辅料：

脱硫石膏：0-1%；

所述高品位石灰石中CaO含量为41%-45%，所述低品位大理岩石灰石中CaO含量为35%-40%；

所述水泥熟料由下列步骤制备得到，

（1）生料制备

将高品位石灰石和低品位大理岩石灰石预均化后，进行一次配料；所述一次配料是按配比将高品位石灰石、低品位大理岩石灰石与脱硫石膏一起投入破碎机进行破碎，破碎后获得混合物料A，对混合物料A进行在线质量监测；然后将混合物料A、硅石和硫酸渣按比例进行二次配料,获得混合物料B，对混合物料B进行在线质量监测；将混合物料B依次进行一次均化、立磨选粉、二次均化，得到生料粉；

（2）熟料煅烧

将步骤（1）得到的生料粉预热后转入回转窑中煅烧，所述煅烧过程使用烟煤进行供能，得到水泥熟料半成品；所述步骤（2）中生料粉预热温度为：800-100℃，煅烧温度为：1800-1900℃，煅烧时间为：12-14分钟，回转窑转速3.5-4r/min；

（3）熟料冷却

将步骤（2）中煅烧后的得到水泥熟料半成品在篦冷机中以500-800℃/min的速度冷却至80-90℃后，得到水泥熟料。

2.根据权利要求1所述的利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料，其特征在于，各主料的质量百分比分别为：

低品位大理岩石灰石：55%-65%；

硅石：1.6%-1.9%；

硫酸渣：1.1%-1.3%；

高品位石灰石：余量；

辅料的质量百分比为：

脱硫石膏：0.3%-0.7%。

3.根据权利要求1所述的利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料，其特征在于，各原料的质量百分比分别为：

低品位大理岩石灰石：60%；

硅石：1.8%；

硫酸渣：1.2%；

高品位石灰石：37%；

辅料的质量百分比为：

脱硫石膏：0.5%。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的利用低品位大理岩石灰石生产的水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）生料制备

将高品位石灰石和低品位大理岩石灰石预均化后，进行一次配料；所述一次配料是按配比将高品位石灰石、低品位大理岩石灰石与脱硫石膏一起投入破碎机进行破碎，破碎后获得混合物料A，对混合物料A进行在线质量监测；然后将混合物料A、硅石和硫酸渣按比例进行二次配料,获得混合物料B，对混合物料B进行在线质量监测；将混合物料B依次进行一次均化、立磨选粉、二次均化，得到生料粉；

（2）熟料煅烧

将步骤（1）得到的生料粉预热后转入回转窑中煅烧，所述煅烧过程使用烟煤进行供能，得到水泥熟料半成品，所述煅烧步骤中生料粉预热温度为：800-100℃，煅烧温度为：1800-1900℃，煅烧时间为：12-14分钟，回转窑转速3.5-4r/min；

（3）熟料冷却

将步骤（2）中煅烧后的得到水泥熟料半成品在篦冷机中以500-800℃/min的速度冷却至80-90℃后，得到水泥熟料。