CN114349375B - 一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本方法通过将焙烧预选废石与石灰石分别破碎预均化后，与硅石按适当的配比混匀配料粉磨，烧制水泥熟料，产生的烟气进行处理并达标排放；本发明依据硅酸盐水泥生料制备，熟料烧制的工艺特点及质量要求，结合磁化焙烧预选废石固有的特性，变废为宝，实现其在水泥建材行业的资源化利用，解决了固废堆存的难题，促进国内外钢铁和水泥建材行业两大板块协同、共赢的高质量发展。

Description

一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法
技术领域
本发明属于硅酸盐水泥制备技术领域，涉及一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法。
背景技术
通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料；混合材料包括粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质。通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
炼钢企业在生产过程中废渣以及废矿，废渣和废矿所含有大量水泥相关元素，
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术提出的问题，提供一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法。
为此，本发明采取如下技术方案：
一种利用磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤：
（1）选取硅石渣以及破碎后的石灰石和焙烧磁铁矿预选废石作为原料，并与原料进行均化预处理。
（2）将上述预处理后的原料分别称重后并按比例混合作为生料，生料中各种物质的质量百分比为：石灰石75%-82%；焙烧磁铁矿预选废石3%-12%；硅石渣0.5-10%。
（3）将混合后的生料磨制成生料粉末并均化；
（4）将生料粉末烧制成熟料；
（5）将熟料冷却至80℃以下，然后破碎；
（6）将破碎后的熟料磨粉，并加入添加剂制成水泥。
进一步地，所述步骤（1）中将石灰石和焙烧预选废石破碎至粒度35mm以下。
进一步地，所述步骤（3）中将生料置入立磨机中干磨得到生料粉末，其细度达到80μm方孔筛筛余不大于10%。
进一步地，所述步骤（4）中将生料粉末通过旋风预热器进行预热，预热温度为850℃-950℃，预热后置入TTF分解炉进行烧制，烧制温度为950℃-1450℃，制得熟料。
进一步地，所述步骤（5）采用篦冷机将熟料冷却。
本发明的有益效果在于：
（1）实现焙烧磁铁矿预选废石在水泥建材行业的资源化利用，解决了固废堆存难题，促进国内外钢铁和水泥建材行业两大板块协同、共赢的高质量发展降低了水泥熟料成本，提高了水泥品质。
（2）焙烧磁铁矿预选废石经过了高温焙烧，莫氏硬度为4-5，普氏硬度小于12，玄武岩、砂岩、贫铁矿这类物料的莫氏硬度5-7，普氏硬度14-16，两者相较，焙烧磁铁矿预选废石可磨性好，可减少生料粉磨制备成本。
（3）焙烧磁铁矿预选废石经过了高温焙烧，硫、磷、砷、碱金属，重金属含量低，且常含有云母及长石类矿物，含有的SiO2活性高，有利于降低生料煅烧温度，煅烧性能好。
（4）水泥行业利用金属矿山抛出的废石或尾矿属于固废再利用和循环经济范畴，享受国家免税退费政策鼓励。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明：
一种利用磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法，包括以下步骤（如图1所示）：
首选选取硅石渣以及石灰石和焙烧磁铁矿预选废石作为原料，由于石灰石和焙烧磁铁矿预选废石作为原料颗粒较大，无法直接使用需要对其进行破碎处理，将石灰石和焙烧磁铁矿预选废石采用采用颚式破碎机破碎至粒度为35mm以下后，即可将所有原料采用侧式悬臂堆料机各自平铺成堆，减轻物料成份波动，进行均化。
焙烧磁铁矿预选废石作为烧制水泥熟料的铁质原料，其中的Fe2O3含量17%-25%，满足水泥熟料对铁素含量的要求，完全可以替代价格昂贵的铁矿物和含有砷硫等有害元素的有色冶炼渣，有利于降低水泥熟料成本，同时提高水泥品质，此外其SiO2含量45%-52%，加入焙烧磁铁矿预选废石烧制水泥熟料可以减少价格较高的硅石用量，有利于降低水泥熟料成本，焙烧磁铁矿预选废石中还含有4%-6%的CaO和7%-8%的烧减，烧制水泥过程中主原料石灰石烧损35%-38%，加入焙烧磁铁矿预选废石烧制水泥熟料可以降低主料配比，生料的烧减，有利于降低煤耗，提高熟料产能，降低熟料成本；最后焙烧磁铁矿预选废石中还含有3%～4%的MgO既有利于保证熟料适宜强度，又可确保熟料及水泥中MgO含量低于5%的要求，保证水泥安定性指标。
（2）将上述预处理后的原料分别称重后并按比例混合作为生料，生料中各种物质的质量百分比为：石灰石75%-82%；焙烧磁铁矿预选废石3%-12%；硅石渣0.5-10%，本实施例中生料各种物质的质量百分比为石灰石84.24 %；焙烧预选废石12.23%；硅石渣3.53%。
（3）将生料通过皮带运输机运输来的生料给入立磨机，立磨机底部可引入烧制TTF分解炉的热废气，其可在磨粉时烘干生料中的水份有利于干磨，并通过调整风压、风速确保生料细度80μm方孔筛筛余不大于10%，满足细度的生料通过废气提供的动力给入旋风收集器，通过旋风收集器实现固气分离，固体通过斜槽、斗提机进入中心室式均化库，充分混匀、均化，使得所得生料成为生料粉末。
（4）将生料粉末通过转子计量称计量后通过斜槽、斗提机给入多级旋风预热器，生料自上而下从多级旋风预热器进入TTF分解炉，来自炉尾温度850℃-950℃的高温废气自下而上从TTF分解炉进入多级旋风预热器，固体与气体的逆向流动实现高效率换热，同时采用喷煤枪在炉尾预热器内喷入粉煤，为生料预热、分解、氧化提供热量；大部分分解、氧化后的生料然后进入回转炉尾部随回转炉的转动旋转前进并伴随一系列物理化学反应，烧制成为熟料，熟料烧成后至炉头；与此同时采用喷煤枪在炉头喷入粉煤，并从篦冷机引入高温热风助燃，为熟料烧制提供热量。
在高温环境中，物料熔融并发生如下化学反应：
温度950℃～1350℃范围预热时：二氧化硅和氧化钙反应生成硅酸二钙2CaO.SiO2（C2S）即SiO2+CaO→C2S，同时氧化钙和三氧化铝反应生成铝酸三钙3CaO.Al2O3（C3A）即3CaO+Al2O3→C3A，氧化钙和三氧化铝、三氧化铁反应生成铁铝酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O3（C4AF）即4CaO+ Fe2O3+ Al2O3→C4AF。
温度1350℃～1450℃范围烧制时：硅酸二钙和氧化钙反应生成硅酸三钙3CaO.SiO2（C3S）即C2S+CaO→C3S。C3A和C4AF能促进C3S的顺利形成，熟料中稳定的C3S含量可保证水泥的早期强度。
取样检测熟料的化学性能指标如表1所示
表1
Figure 571255DEST_PATH_IMAGE002
烧制的水泥熟料，主要矿物C3S质量分数56.65%，C2S质量分数19.59%，两者合计76.24%，其中MgO=2.00%，0.658K2O+Na2O=0.57%，自由氧化钙f-CaO质量分数0.5%对照硅酸盐水泥熟料技术要求标准GB/T 21372-2008，熟料的化学性能指标满足技术标准。
取样检测水泥熟料的抗压强度如表2所示
表2
Figure 629341DEST_PATH_IMAGE004
烧制的通用硅酸盐水泥熟料，3天强度26.95Mpa，28天强度53.2Mpa，对照硅酸盐水泥熟料技术要求标准GB/T 21372-2008，熟料的抗压强度指标满足技术标准。
（5）将熟料通过篦冷机冷却至80℃以下，然后破碎到粒度小于30mm。
（6）将破碎后的熟料磨粉，并加入常规添加剂制成各种硅酸盐水泥。

Claims (3)

1.一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选取硅石渣以及破碎后的石灰石和焙烧磁铁矿预选废石作为原料，并与原料进行均化预处理，石灰石和焙烧预选废石破碎至粒度35mm 以下，所述焙烧磁铁矿预选废石为金属矿山抛出的废石，焙烧磁铁矿预选废石中Fe2O3含量为17%-25%，SiO2含量为45%-52%，CaO含量为4%-6%，烧碱含量为7%-8%，MgO含量为3%-4%；
（2）将上述预处理后的原料分别称重后并按比例混合作为生料，生料中各种物质的质量百分比为：石灰石75%-82%，焙烧磁铁矿预选废石3%-12%，硅石渣0.5-10%，以上组份之和达到100%；
（3）将混合后的生料磨制成生料粉末并均化；
（4）将生料粉末通过旋风预热器进行预热，预热温度为850℃-950℃，预热后置入TTF分解炉进行烧制，烧制温度为 950℃-1450℃，制得熟料，在烧制过程中加入煤粉，所述熟料中各成分的质量分数为C3S：56.65%，C2S：19.59%， MgO：2.00%，f-CaO：0.5%，0.658K2O+Na2O=0.57%；
（5）将熟料冷却至 80℃以下，然后破碎；
（6）将破碎后的熟料磨粉，并加入添加剂制成水泥。
2.根据权利要求1所述的一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法，其特征在于，所述步骤（3）中将生料置入立磨机中干磨得到生料粉末，其细度达到 80μm 方孔筛筛余不大于 10%。
3.根据权利要求1所述的一种利用焙烧磁铁矿预选废石烧制硅酸盐水泥的方法，其特征在于，所述步骤（5）采用篦冷机将熟料冷却。
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