專利名稱：生料助燒劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，具體涉及一種水泥生產(chǎn)中的生料助燒劑。
背景技術(shù)：
機械化立窯生產(chǎn)水泥面廣量大，其熟料的燒成依賴化石資源—煤，當今能源緊張、煤價飛漲，如何節(jié)能降耗已成為所有企業(yè)關(guān)注的目標。從國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)資料檢索及實際應(yīng)用情況來看，晶種技術(shù)及礦化劑技術(shù)(含速燒劑、低溫煅燒技術(shù)等)的應(yīng)用取得了一定成效。晶種技術(shù)的核心是通過摻加含硅酸鹽礦物的物料(如熟料、冶金渣、礦渣、煤渣等)提供晶胚，促進熟料燒成中的C3S的生成；礦化劑技術(shù)(含速燒劑、低溫煅燒技術(shù))其基本原理是通過摻加含F(xiàn)、Cl、S的化合物及含Mn、Zn、Sb、Pb、Cu、Ba、Cr、Sn、B、P、Mg的氧化物或礦物以及鑭系、稀土微量元素來降低質(zhì)點間鍵能、促使液相提前出現(xiàn)、增加液相量、降低液相粘度、加速硅酸鹽礦物的形成過程?，F(xiàn)有技術(shù)的合理應(yīng)用對熟料的燒成質(zhì)量及煤耗降低起到了積極的作用，為節(jié)能降耗作出了貢獻。但煤耗依然巨大，目前每生產(chǎn)一噸熟料消耗標煤平均仍達135公斤以上(即3950KJ/kg熟料)，而熟料生成的理論熱耗一般在1640∽1763KJ/kg熟料，國內(nèi)的先進水平也不低于3230KJ/kg熟料，從熱工標定數(shù)據(jù)可知，全黑生料淺暗火操作化學不完全燃燒熱損失高達30∽40％(廢氣中CO含量6∽8％，一克分子碳在不完全燃燒的情況下比完全燃燒少釋放出約70％左右的熱量)，機械不完全燃燒熱損失為3.0∽11.6％。廢氣與熟料帶走熱及窯體散熱、水分蒸發(fā)熱四項熱損失20∽26％。由熱工標定可見，不完全燃燒熱損失浪費驚人，高達33∽48％。實際上，無論是國內(nèi)或國外，也無論是哪個企業(yè)的機械立窯，各項熱耗中損失最大的是化學不完全燃燒。筆者經(jīng)二十年的水泥企業(yè)技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，不完全燃燒既浪費了有限的能源、加劇環(huán)境污染、提高了成本，又影響立窯煅燒操作及產(chǎn)量，降低了熟料燒成質(zhì)量，導致熟料中還原料、黃心球及粉化料大量出現(xiàn)，加劇了水泥安定性不良，甚至引起噴窯等惡性事故。今天，如何提高能源效率、減少污染排放，已成為建材工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是根據(jù)機械化立窯內(nèi)生料特性、物料運動及通風、間接燃燒、直接燃燒、無焰燃燒特點，有效地大幅度減少乃至完全消除化學不完全燃燒和機械不完全燃燒的問題，而提供一種提高煤的燃燒熱效率、減少乃至消除CO的排放、減輕窯內(nèi)還原氣氛、減少熟料中的還原料及黃心球、提升熟料燒成產(chǎn)質(zhì)量、大幅度降低能耗、保護環(huán)境、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的生料助燒劑。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這種生料助燒劑采用主體原料氧化劑或者采用主體原料氧化劑加輔助原料制備而成；輔助原料為礦化劑、晶種原料、助磨劑及填料中的一種或幾種配伍。
上述技術(shù)方案中，氧化劑為硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽中的一種或幾種配伍。硝酸鹽包括含硝酸鹽的天然礦物或以硝酸為原料制取的硝化煤、硝化矸石、硝化石煤、硝酸鹽。
上述技術(shù)方案中，礦化劑指含F(xiàn)或Cl、S的化合物及含Mn或Zn、Sn、Sb、Pb、Cr、Ba、B、P、Cu的氧化物、礦物或尾礦，以及鑭系稀土微量元素礦化劑，礦化劑選取上述中的一種或幾種配伍。
上述技術(shù)方案中，晶種原料為熟料、冶金渣、礦渣、煤渣中的一種或幾種配伍。
上述技術(shù)方案中，填料為石灰、膨潤土、各類工業(yè)廢渣中的一種或幾種配伍。
上述硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀、硝酸鋇、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸錳、硝酸鍶、硝酸銨、硝酸鋅、硝酸鐵、硝酸鋁、硝酸銅等。
亞硝酸鹽為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀、亞硝酸鋇、亞硝酸鈣、亞硝酸鎂、亞硝酸錳、亞硝酸鍶、亞硝酸銨、亞硝酸鋅、亞硝酸銅等。
氯酸鹽為氯酸鈉或氯酸鉀、氯酸鈣、氯酸鎂、氯酸鋇、氯酸鍶、氯酸錳、氯酸銨、氯酸鋁、氯酸鋅、氯酸鐵、氯酸鋰等。
高氯酸鹽為高氯酸鈉或高氯酸鉀、高氯酸鈣、高氯酸鎂、高氯酸鋇、高氯酸鍶、高氯酸錳、高氯酸鋁、高氯酸鐵、高氯酸鋅、高氯酸銨、高氯酸銨鉀等。
重鉻酸鹽為重鉻酸鈉或重鉻酸鉀、重鉻酸錳、重鉻酸鈣、重鉻酸鎂、重鉻酸鐵、重鉻酸鋁、重鉻酸鋇、重鉻酸鋅、重鉻酸銨等。
高錳酸鹽為高錳酸鈉或高錳酸鉀、高錳酸鈣、高錳酸鎂、高錳酸鋇、高錳酸銨、高錳酸鋅、高錳酸鋁、高錳酸鐵等。
上述技術(shù)方案中，輔助原料礦化劑包括含F(xiàn)的化合物螢石或氟硅酸鈉、氟硅酸鉀、氟硅酸鋇、氟硅酸錳、氟硅酸鈣、氟硅酸鎂、氟硅酸氨、氟鋁酸鈉、氟鋁酸鉀、氟鋁酸鈣、氟鋁酸鎂、氟鋁酸鋇、氟鋁酸錳、氟化鈉、氟化鉀、氟化硼、氟化鎂及含氟尾礦等。
輔助原料礦化劑包括含S的化合物石膏或硫鐵礦(FeS2)、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鋇、硫堿等。
輔助原料礦化劑包括含Cl的化合物氯化鈉或氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋇、氯化鋁、氯化鋰、氯化銅、氯化鐵、氯化鋅、氯化鍶等。
輔助原料礦化劑還包括錳礦及含錳尾礦、錳渣、氧化錳；氧化鋅、ZnCl2、ZnSO4、ZnS、鉛鋅礦及尾渣、鉛鋅渣、ZnCO3；錫礦石及尾渣、氧化錫、錫渣；銻渣、銻礦石及尾渣；鉻鐵礦、鉻渣、氧化鉻；重晶石及尾礦、鋇渣、BaS；磷灰石、磷渣、磷石膏、磷酸鈣、磷酸氫鈣即磷肥；鉛渣、鉛鋅渣、鉛鋅礦石及尾礦；銅礦石、銅渣；稀土及尾礦等。
輔助原料礦化劑包括含B的化合物硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物、硼酸鹽礦物，如硼砂，硼酸、硼鎂石、柱硼石、硬硼鈣石、軟硼解石、氧化硼、硼渣、硼泥。
上述技術(shù)方案中，輔助原料助磨劑為表面活性劑，如糖蜜、乙二醇、乙醇胺，甘油、木鈣、木鈉、木鎂、萘磺酸鹽、腐殖酸鹽、氨基磺酸鹽、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉等。
重量百分比配比當本發(fā)明的生料助燒劑完全選用氧化劑時，為1∽100；或者，當本發(fā)明選用主體原料氧化劑加輔助原料時，氧化劑1∽100，輔助劑0∽99％。
制作工藝選用氧化劑粉碎即可；或者選用氧化劑與輔助原料配伍，粉碎、混合即可。
上述破碎可采用鄂式、錘式、對滾式、沖擊式、碾壓式、氣流式破碎機破碎至直徑10cm以下，也可用雷蒙磨、球磨機等研磨制成細粉。
使用方法
可采用生料磨頭配料，或溶于水中(如氧化劑選用NaNO3、礦化劑選用MgSiF6)成球時加入。亦可采用二步加法，輔助原料磨頭配料，氧化劑溶于成球水中。
本發(fā)明的技術(shù)原理機械化立窯一般采用全黑生料法，燃料的燃燒和物料的煅燒是同步進行的，從燃燒角度分析，可將料球看成是多灰分的燃料，采用無煙煤料球燃料在立窯內(nèi)有氧環(huán)境中的燃點約800℃，其燃燒也經(jīng)過干燥、預(yù)熱、揮發(fā)份的逸出和固定碳的燃燒等階段。立窯預(yù)熱帶物料平均溫度為200∽1000℃，生料球由窯頂加入窯內(nèi)后，受到熱煙氣的加熱，料球干燥，燃料中的揮發(fā)分逸出，但因熱氣流中缺氧不能燃燒，隨廢氣排入大氣中，造成化學不完全燃燒熱損失；物料逐漸下移，溫度升高到600∽800℃時，廢氣中CO2與料球表面碳進行包氏反應(yīng)煤粉越細反應(yīng)越激烈，生成的CO由于在預(yù)熱帶缺氧不能完全燃燒，隨廢氣排出窯外，造成化學不完全燃燒熱損失；另由于料球內(nèi)部缺氧，處于高溫下料球中的CaCO3分解出的CO2在逐步向外擴散中與相鄰碳粒進行郝氏反應(yīng)。物料繼續(xù)下移進入燒成帶(高溫帶)，燒成帶平均溫度為1000∽1450∽1300℃，燃燒反應(yīng)激烈，以直接燃燒和料球孔隙中氧擴散導致的無焰燃燒為主，溫度迅速上升，大量固液相反應(yīng)生成C3S、C3A、C4AF等礦物，隨后物料進入冷卻帶(1300℃以下)，由于窯內(nèi)局部缺氧或卸料過快、料球內(nèi)部分碳粒未燃燒隨熟料卸出窯外，造成機械不完全燃燒熱損失。由此可見，無論是直接燃燒還是間接燃燒、無焰燃燒，都需要供給充足的氧才能使燃燒完全，將燃燒的熱量充分發(fā)揮出來用于煅燒熟料。
本發(fā)明從立窯燃燒的特點入手，以主體原料氧化劑來大幅度減少乃至消除化學不完全燃燒和機械不完全燃燒。
選用的氧化劑在預(yù)熱帶促使煤的揮發(fā)份在約300℃開始氧化燃燒，同時氧化劑有效地抑制包氏反應(yīng)，促使CO在預(yù)熱帶氧化燃燒，揮發(fā)份的燃燒放熱及CO的氧化燃燒放熱強化了預(yù)熱帶的對流傳熱。
此類氧化劑對包氏反應(yīng)的抑制及與CO反應(yīng)的生成物如下
此類氧化劑在料球內(nèi)缺氧環(huán)境中與碳反應(yīng)的生成物如下
由于氧化劑的加入，促使了預(yù)熱帶煤揮發(fā)份及CO的氧化燃燒，抑制了包氏反應(yīng)，增加了煤的燃燒反應(yīng)速度，改變了料球內(nèi)煤燃燒時的局部缺氧狀況，強化了對流傳熱和直接傳熱，使熱量集中，有助于煤的進一步燃燒，繼而起到提高煤的燃燒熱效率，促進物料燒成，顯著地減輕窯內(nèi)還原氣氧，減少CO污染物排放的目的，加之輔以礦化劑或礦化劑與晶種，進一步降低質(zhì)點間的鍵能，促使液相提前出現(xiàn)，增加液相量，降低液相粘度，從而有效的達到“速燒速冷”，節(jié)能降耗的目的。
本發(fā)明的試驗實例及應(yīng)用效果實例1按重量比將10份硝酸鈉、5份硝酸鋇、30份氟硅酸鈉、55份磷石膏拌合均勻。
實例2按重量比將15份硝酸鈉、3份高錳酸鉀、82份重晶石尾礦(含BaSO4、CaF2等)經(jīng)破碎、拌和均勻。
實例3按重量比將20份鹽硝(含NaNO3)、20份螢石、10份錳礦石、10份硫鐵礦、40份礦渣經(jīng)破碎、拌合均勻。
實例4按重量比將8份硝酸鈉、5份高氯酸鉀、60份鉛鋅尾礦、27份氟石膏經(jīng)破碎、拌和均勻。
實例5按重量比將30份硝化煤矸石、30份稀土尾礦、40份含錳尾礦經(jīng)破碎、拌合均勻。
實例6按重量比將10份硝酸鈉、50份氨堿渣(干燥，含CaCl2、NaCl、Na2SO4、MgSO4等)、30份銻渣、10份石灰經(jīng)破碎、拌和均勻。
實例7按重量比將50份硝酸鈉、0.5份重鉻酸鈉、38份氯化鈣、2份糖泥(作助磨劑)、4份石灰、 5.5份煤灰拌和均勻。
實例8按重量比將45份硝酸鈉、25份硝酸鋇、10份高錳酸鈉、25份重鉻酸鈉拌合均勻，使用時溶于生料成球水中在成球時加入，并利用氧化劑中的鋇、錳、鉻等和生料煤中的硫共同構(gòu)成礦化劑組份。
實例9按重量比將10份硝酸鈉、3份氯酸鈉、2份高氯酸鈉、5份磷礦石、35份硼礦石、20份鋇渣、10份工業(yè)鹽、10份工業(yè)廢石膏、5份煤渣經(jīng)破碎、拌合均勻。
實例10按重量比將1份濃硝酸稀釋加入99份經(jīng)破碎的石煤或煤矸石中，拌勻靜至30分鐘。
應(yīng)用廠家一云南某水泥廠、立窯Φ2.5擴徑成Φ2.85×9.8m，使用生料助燒劑前，生料KH0.95±0.2、n1.8±0.1、P1.2∽1.7，采用5％磷渣作礦化劑、配熱4389∽4598KJ、臺產(chǎn)平均7.3t/h、熟料三天強度平均26.7MPa、熟料中伴有較多還原料與黃心球及粉化現(xiàn)象，安定性平均三天。
采用生料助燒劑后，生料KH0.98±0.2、n2.3±0.1、P1.6∽2.0，配熱3051∽3135KJ，平均臺產(chǎn)8.8t/h，熟料三天強度平均33.2MPa，熟料中基本看不到還原料與黃心球，無粉化現(xiàn)象，使用后熱耗平均降低1463KJ，節(jié)煤32.1％，臺產(chǎn)提高20.5％，熟料三天強度平均提高24.3％，且出窯熟料安定。
權(quán)利要求
1.一種生料助燒劑，其特征在于采用主體原料氧化劑或者采用主體原料氧化劑加輔助原料制備而成；輔助原料為礦化劑、晶種原料、助磨劑、填料中的一種或幾種配伍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于氧化劑為硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽中的一種或幾種配伍，硝酸鹽包括含硝酸鹽的天然礦物或以硝酸為原料制取的硝化煤、硝化矸石、硝化石煤、硝酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于礦化劑指含F(xiàn)或Cl、S的化合物及含Mn或Zn、Sn、Sb、Pb、Cr、Ba、B、P、Cu的氧化物、礦物或尾礦，以及鑭系稀土微量元素礦化劑，礦化劑選取上述中的一種或幾種配伍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于晶種原料為熟料、冶金渣、礦渣、煤渣中的一種或幾種配伍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于填料為石灰、膨潤土、各類工業(yè)廢渣中的一種或幾種配伍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的生料助燒劑，其特征在于硝酸鹽為硝酸鈉或硝酸鉀、硝酸鋇、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸錳、硝酸鍶、硝酸銨、硝酸鋅、硝酸鐵、硝酸鋁、硝酸銅；亞硝酸鹽為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀、亞硝酸鋇、亞硝酸鈣、亞硝酸鎂、亞硝酸錳、亞硝酸鍶、亞硝酸銨、亞硝酸鋅、亞硝酸銅；氯酸鹽為氯酸鈉或氯酸鉀、氯酸鈣、氯酸鎂、氯酸鋇、氯酸鍶、氯酸錳、氯酸銨、氯酸鋁、氯酸鐵、氯酸鋅、氯酸鋰；高氯酸鹽為高氯酸鈉或高氯酸鉀、高氯酸鈣、高氯酸鎂、高氯酸鋇、高氯酸鍶、高氯酸錳、高氯酸鋁、高氯酸鐵、高氯酸鋅、高氯酸銨、高氯酸銨鉀；重鉻酸鹽為重鉻酸鈉或重鉻酸鉀、重鉻酸錳、重鉻酸鐵、重鉻酸鋁、重鉻酸鈣、重鉻酸鎂、重鉻酸銨、重鉻酸鋅、重鉻酸鋇；高錳酸鹽為高錳酸鈉或高錳酸鉀、高錳酸鈣、高錳酸鎂、高錳酸鋇、高錳酸銨、高錳酸鋅、高錳酸鋁、高錳酸鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于輔助原料礦化劑包括含F(xiàn)的化合物螢石或氟硅酸鈉、氟硅酸鉀、氟硅酸鋇、氟硅酸錳、氟硅酸鈣、氟硅酸鎂、氟硅酸氨、氟鋁酸鈉、氟鋁酸鉀、氟鋁酸鈣、氟鋁酸鎂、氟鋁酸鋇、氟鋁酸錳、氟化硼、氟化鎂、氟化鈉、氟化鉀及含氟尾礦；輔助原料礦化劑包括含S的化合物石膏或硫鐵礦(FeS2)、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鋇、硫堿；輔助原料礦化劑包括含Cl的化合物氯化鈉或氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋇、氯化鋰、氯化銅、氯化鐵、氯化鋁、氯化鋅、氯化鍶；輔助原料礦化劑包括錳礦及含錳尾礦、錳渣、氧化錳；氧化鋅、氯化鋅、硫酸鋅、硫化鋅、鉛鋅礦及尾渣、鉛鋅渣、碳酸鋅；錫礦石及尾渣、氧化錫；錫渣、銻渣、銻礦石及尾渣；鉻鐵礦、鉻渣、氧化鉻；重晶石及尾礦、鋇渣、硫化鋇；磷灰石、磷渣、磷石膏、磷酸鈣、磷酸氫鈣即磷肥；鉛渣、鉛鋅渣、鉛鋅礦石及尾礦；銅礦石、銅渣；稀土及尾礦；輔助原料礦化劑包括含B的化合物硼硅酸鹽礦物、硼鋁硅酸鹽礦物、硼酸鹽礦物，硼砂，硼酸、氧化硼、硼鎂石、柱硼石、硬硼鈣石、軟硼解石、硼渣、硼泥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的生料助燒劑，其特征在于輔助原料助磨劑為表面活性劑糖蜜、乙二醇、乙醇胺，甘油、木鈣、木鈉、木鎂、萘磺酸鹽、腐殖酸鹽、氨基磺酸鹽、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉。
全文摘要
一種生料助燒劑，采用主體原料氧化劑；或者采用主體原料氧化劑加輔助原料制備而成；輔助原料為礦化劑、晶種原料、助磨劑、填料中的一種或幾種配伍。本發(fā)明大幅度減少乃至完全消除化學不完全燃燒和機械不完全燃燒，提高能源效率，減少熟料中的還原料及黃心球，提升熟料燒成產(chǎn)質(zhì)量，大幅度降低能耗，保護環(huán)境，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
文檔編號C04B7/40GK1837122SQ20051003136
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者尹小林 申請人:尹小林