CN115321850B - 一种生料、熟料、水泥配方及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生料、熟料、水泥配方及制备方法，涉及水泥生产领域，解决了现有技术中煤矸石利用率低的问题，其技术方案要点是：一种水泥生料配方，包括石灰石、黏土、煤矸石和外加剂；所述生料配方中石灰石质量含量为80～82％、黏土质量含量为4～8％、煤矸石质量含量为10～11％、外加剂质量含量为0～5％；所述外加剂为磷渣或硫酸渣中的一种；所述生料配方三率值为，KH＝1.05～1.1、N＝2.2～2.3、P＝1.7～1.8。达到提高煤矸石利用率的效果。

Description

一种生料、熟料、水泥配方及制备方法
技术领域
本发明涉及水泥生产领域，更具体地说，它涉及一种水泥生料配方、熟料、熟料制备方法、水泥配方及其制备方法。
背景技术
煤矸石是采煤过程和选煤过程中排放的固体废物。煤矸石一般采取集中堆放的模式进行处理。但煤矸石在堆放的过程中容易产生自燃、污染地下水、扬尘等现象。为了解决煤矸石带来的各种问题，常见的处理方式是将煤矸石作为水泥生产中的混合材或原料进行处理。由于煤矸石中含有铁和铝等金属元素，在预热的过程中比其它元素容易液化，液态容易与生料，粉窑灰等混合，造成结皮堵塞等现象。因此，在将煤矸石作为原料生产生料的过程中，煤矸石的添加量少于 5％，以避免或者减少结皮堵塞等现象的发生。生料中煤矸石添加量少，会造成煤矸石处理速度缓慢的问题，煤矸石堆积量越来越多，不利于迅速恢复环境。
发明内容
第一方面，未解决背景技术中煤矸石在水泥生料中添加量少的问题，本发明的目的是提供一种水泥生料配方，使煤矸石的使用量与现有技术相比增加了一倍。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，一种水泥生料配方，包括石灰石、黏土、煤矸石和外加剂；所述生料配方中石灰石质量含量为80～82％、黏土质量含量为4～8％、煤矸石质量含量为10～11％、外加剂质量含量为0～5％；所述外加剂为磷渣或硫酸渣中的一种；所述生料配方三率值为，KH＝1.05～1.1、N＝2.2～2.3、 P＝1.7～1.8。
发明人发现，由于煤矸石在预热阶段容易发生出现液化现象或粘度提高的现象，进而产生结皮堵塞的现象。因此，需要在预热阶段抑制液相的过早出现。发明人提高了石灰石饱和率(KH)，现有技术中石灰石饱和度在0.90左右。本发明增加了石灰石的含量，石灰石带进去的CaCO3在600余摄氏度开始分解，800～900度之间分解加快，在这个阶段可以吸收大量热量，抑制液相的出现，进而达到抑制或减少结皮等现象。
进一步的，所述外加剂为磷渣和硫酸渣；所述磷渣为3％，所述硫酸渣为1.1％。
第二方面，由于煤矸石中化学成分变化较大，当煤矸石添加量增加后，为了使水泥熟料保持稳定的质量。本发明还提供一种水泥熟料制备方法，采用上述的生料配方进行生产。还包含对生料中煤矸石化学成分的控制方法；所述控制方法控制煤矸石化学成分，使煤矸石化学成分包含38～39％的SiO2、18～19％的Al2O3、13～14％的Fe2O3、 2～3％的CaO、2～3％的MgO。
进一步的，所述煤矸石化学成分的控制方法包含如下步骤：将不同来源的煤矸石分堆堆放；测定煤矸石化学成分；根据煤矸石化学成分计算不同来源煤矸石的需求量；称取相应的煤矸石后采取平铺直取方式进行均化；将均化后的煤矸石送入煤矸石配料库。
进一步的，还包括在均化前通过筛网对煤矸石进行除杂的步骤。
进一步的，还包括如下步骤：将石灰石破碎后，放入圆锥均化堆棚进行均化，均化后的石灰石送入石灰石配料库；将黏土放入长堆均化堆棚进行均化，均化后的黏土送入黏土配料库；将外加剂送入外加剂配料库；根据生料配方取相应质量的石灰石、煤矸石、黏土和外加剂，经除铁装置除铁后送入立磨进行粉磨；将粉磨后的生料送入生料库；将生料送入五级预热系统进行预热；预热后的生料经过分解炉和回转窑烧结后获得熟料。
第三方面，本发明提供一种水泥熟料，所述熟料通过上述制备方法获取，所述熟料包含如下质量分数的矿物，56～57％的C3S、16～17％的C2S、9～10％的C3A、11～12％的C4AF；所述熟料三率值为， KH＝0.93～0.94、N＝2.1～2.2、P＝1.6～1.7。
第四方面，本发明一种水泥配方，包含上述水泥熟料，所述水泥熟料质量百分比为55～76％；还包括3～6％的脱硫石膏、5～17％的细粉煤灰、1～5％的粗粉煤灰、4～7％的煤炉渣、1～4％的黑铁合金炉渣、1～5％的绿铁合金炉渣、2～6％的煤矸石。
进一步的，所述煤炉渣、粗粉煤灰、细粉煤灰和脱硫石膏来源于煤矸石煅烧的产物；所述煤矸石煅烧的余热用于发电。
煤矸石煅烧后，一方面可以利用释放的热量发电，另一方面利用烧余物添加入水泥，进一步降低了成本，进一步提高了煤矸石的利用率。
第五方面，本发明提供一种水泥的制备方法，按上述水泥配方称量各物料，将称量后的物料进行粉磨获得水泥。
0016. 综上所述，本发明具有以下有益效果：提高了煤矸石的利用效率，可以加快煤矸石的处理进度，有利于快速消耗煤矸石，快速恢复环境。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例：
本实施例提供了一种水泥制备方法。包括如下步骤：
A、水泥熟料制备。
B、煤矸石煅烧余热发电。
C、水泥制备。
所述步骤A包括如下步骤：
将不同来源的煤矸石分堆堆放；测定煤矸石化学成分；根据煤矸石化学成分计算不同来源煤矸石的需求量；称取相应的煤矸石后采取平铺直取方式进行均化；将均化后的煤矸石送入煤矸石配料库。所述不同来源指的是，不同产地或不同时期的煤矸石。由于其化学成分不一致，因此需要在入库前对其化学成分进行测量和分析，根据最终所需要的化学成分进行配比和均化，使入煤矸石配料库的煤矸石化学成分包含38～39％的SiO2、18～19％的Al2O3、13～14％的Fe2O3、2～3％的CaO、2～3％的MgO。不同来源煤矸石称量后通过筛网除杂；所述筛网除杂可选用煤矸石除杂振动筛；可选的为天重牌DZSF-520型除杂振动筛；入煤矸石配料库前采用除铁装置对均化后的煤矸石进行除铁。所述除铁装置，永磁铁除铁器或永磁铁除铁器。还包括对煤矸石破碎的步骤，将煤矸石破碎至粒径小于50mm后送入煤矸石配料库。
将石灰石破碎后，放入圆锥均化堆棚进行均化，均化后的石灰石送入石灰石配料库；石灰石破碎后，其粒径小于50mm。均化后，使石灰石配料库中的石灰石化学成分包含4～5％的SiO2、1～2％的Al2O3、 0.5～1％的Fe2O3、51～52％的CaO、0.2～0.3％的MgO。
将黏土放入长堆均化堆棚进行均化，均化后的黏土送入黏土配料库；将外加剂送入外加剂配料库。均化后，使黏土配料库中的黏土化学成分包含68～70％的SiO2、14～15％的Al2O3、5～6％的Fe2O3、1～1.5％的CaO、1～0.2％的MgO。
将添加剂放入添加剂配料库，所述添加剂为磷渣或硫酸渣或二者结合；所述磷渣化学成分包含35～40％的SiO2、3～4％的Al2O3、0～1％的Fe2O3、45～50％的CaO、2～3％的MgO；所述硫酸渣化学成分包含 25～30％的SiO2、10～11％的Al2O3、35～37％的Fe2O3、17～20％的CaO、 3～4％的MgO。所述煤炉渣、粗粉煤灰、细粉煤灰和脱硫石膏来源于步骤煤矸石脱硫燃烧产物。煤矸石燃烧后首先对燃烧产物成分及化学成分进行分析。脱硫石膏不足时，可以外部采购以做补充。
在一种可能的实施例中，生料化学原料化学成分组成如下：
Figure SMS_1
Figure SMS_2
取石灰石、煤矸石、黏土和外加剂，经除铁装置除铁后送入立磨进行粉磨；将粉磨后的生料送入生料库。所述生料配方中石灰石质量含量为80～82％、黏土质量含量为4～8％、煤矸石质量含量为10～11％、添加剂质量含量为0～5％；所述生料配方三率值为，KH＝1.05～1.1、 N＝2.2～2.3、P＝1.7～1.8。
在一种可能的实施例中，所述的水泥生料配方为：
物料 石灰石 黄磷渣 硫酸渣 黏土 煤矸石
配比(％) 80.85 3.00 1.10 4.05 11.00
所述生料化学成分和率值如下：
Figure SMS_3
将生料送入五级预热系统进行预热；预热后的生料与粉末后的煤粉经过分解炉和回转炉烧结后获得熟料。煤矸石发热量为500kcal/kg, 经过立磨粉磨后进入预热系统，粉状煤矸石燃烧产生热量帮助石灰石分解，减少分解炉的用煤量，既解决了预热系统结皮堵塞的问题，同时减少了原煤使用量，最终降低了熟料的标准煤耗。本实施例的配方与现有技术5％添加量相比，降低煤耗约5kgce/吨熟料。
通过上述步骤获得的熟料，其化学成分如下：
Figure SMS_4
率值如下：
Figure SMS_5
矿物成分如下：
Figure SMS_6
物理检验结果如下：
Figure SMS_7
所述步骤B包括将煤矸石煅烧，火力发电机进行发电的步骤。利用石灰石粉对煤矸石的燃烧脱硫，燃烧后的产物包括脱硫石膏、煤炉渣和粉煤灰。所述火力发电机为煤矸石燃烧发电机，为本领域技术人员常规的技术方案。利用煤矸石发电，所述电力用于厂区的电力供应，在减少厂区对外电能依赖的同时进一步提高了煤矸石的利用率。所述煤矸石中化学成分还包括质量分数为0.2％的SO3。用石灰石粉把燃烧过程中产生的SO2反应生成脱硫石膏。
所述步骤C，水泥制备，采用如下配方。包括上述水泥熟料质量百分比为55～76％；还包括3～6％的脱硫石膏、5～17％的细粉煤灰、 1～5％的粗粉煤灰、4～7％的煤炉渣、1～4％的黑铁合金炉渣、1～5％的绿铁合金炉渣、2～6％的煤矸石。将上述水泥配方进行混合粉磨后制成水泥成品。
上述组分其化学成分包含如下：
Figure SMS_8
本实施例给出了三种水泥制成品的水泥配方如下：
Figure SMS_9
Figure SMS_10
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种水泥生料配方，其特征是：包括石灰石、黏土、煤矸石和外加剂；所述生料配方中石灰石质量含量为80~82%、黏土质量含量为4~8%、煤矸石质量含量为10~11%、外加剂质量含量为0~5%；所述生料配方三率值为，KH=1.05~1.1、N=2.2~2.3、P=1.7~1.8；所述外加剂为磷渣和硫酸渣；煤矸石化学成分包含38~39%的SiO2、18~19%的Al2O3、13~14%的Fe2O3、2~3%的CaO、2~3%的MgO。
2.一种水泥熟料制备方法，其特征是，采用如权利要求1所述的生料配方；所述方法包含煤矸石化学成分的控制方法；所述控制方法包含如下步骤：
将不同来源的煤矸石分堆堆放；测定煤矸石化学成分；根据煤矸石化学成分计算不同来源煤矸石的需求量；称取相应的煤矸石后采取平铺直取方式进行均化；将均化后的煤矸石送入煤矸石配料库。
3.根据权利要求2所述的一种水泥熟料制备方法，其特征是：还包括在均化前通过筛网对煤矸石进行除杂的步骤。
4.根据权利要求3所述的一种水泥熟料制备方法，其特征是，还包括如下步骤：
将石灰石破碎后，放入圆锥均化堆棚进行均化，均化后的石灰石送入石灰石配料库；
将黏土放入长堆均化堆棚进行均化，均化后的黏土送入黏土配料库；
将外加剂送入外加剂配料库；
根据生料配方取相应质量的石灰石、煤矸石、黏土和外加剂，经除铁装置除铁后送入立磨进行粉磨；将粉磨后的生料送入生料库；
将生料送入五级预热系统进行预热；预热后的生料经过分解炉和回转窑烧结后获得熟料。
5.一种水泥熟料，所述熟料通过权利要求4所述的制备方法获取，其特征是，所述熟料包含如下质量分数的矿物，56~57%的C3S、16~17%的C2S、9~10%的C3A、11~12%的C4AF；所述熟料三率值为，KH=0.93~0.94、N=2.1~2.2、P=1.6~1.7。
6.一种水泥配方，包含如权利要求5所述的水泥熟料，其特征是：所述水泥熟料质量百分比为55~76%；还包括3~6%的脱硫石膏、5~17%的细粉煤灰、1~5%的粗粉煤灰、4~7%的燃煤炉渣、1~4%的黑铁合金炉渣、1~5%的绿铁合金炉渣、2~6%的煤矸石。
7.根据权利要求6所述的一种水泥配方，其特征是：所述燃煤炉渣、粗粉煤灰、细粉煤灰和脱硫石膏来源于煤矸石燃烧产物。
8.一种水泥的制备方法，其特征是：称量权利要求7所述的一种水泥配方，将称量后的物料进行粉磨获得水泥。
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