一種硅酸鹽水泥熟料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用煤矸石配料生產(chǎn)硅 酸鹽水泥熟料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤矸石是采煤過程中和洗煤過程中排放的固體廢棄物，是一種在成煤過程中與煤 層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。其主要成分與粘土相似，以二氧化硅、 氧化鋁為主，另外含有少量的氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、五氧化二磷、三氧化 硫和微量稀有元素。目前煤矸石是我國年排放量和累計存放量最大的工業(yè)廢渣，煤矸石棄 置不用、占用大片土地，其含有的硫化物逸出或浸出會污染大氣、農(nóng)田和水體。因此，研宄應(yīng) 用煤矸石具有十分重要的社會意義，由于其具有與粘土及其相似的化學(xué)成分，而粘土是水 泥生產(chǎn)中硅鋁質(zhì)材料通常采用的原料，粘土的反應(yīng)活化能較高使得水泥能耗過高，且粘土 開采破壞植被，毀壞田地，致使許多發(fā)達(dá)國家已禁止使用粘土燒制水泥。因此研宄用煤矸石 作為生產(chǎn)原料應(yīng)用于硅酸鹽水泥熟料的生產(chǎn)，既符合國家的資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)政策，保護(hù) 環(huán)境，又能夠?yàn)樗嗥髽I(yè)節(jié)能減排、降低成本，使其變廢為寶，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會 效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的 方法，能夠提高熟料質(zhì)量，改善生料易燒性，提高回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量，降低熟料燒成熱耗，改善水 泥熟料的性能。
[0004]一種硅酸鹽水泥熟料，水泥熟料f-CaO控制為0. 5~1. 5 %，水泥熟料立升重控制 為1280~1350克/升，該水泥熟料的顆粒度為5~15mm，阿利特和貝利特礦物總和含量在 75%以上。
[0005] 所述的水泥熟料包括如下重量份的原料組成：石灰石83 %~86 %，鐵礦石 1. 5%~2. 5%，煤矸石3%~5%，粘土 6%~8%，硅砂1 %~3%，控制各原料混合后SiO2 占總質(zhì)量的10~15%,Al2O3占總質(zhì)量的2. 5~3. 5%,Fe2O3占總質(zhì)量的L2~2. 0%，CaO 占總質(zhì)量的40~45%。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選為水泥熟料包括如下重量份的原料組成：石灰石85%，鐵礦石2%，煤 矸石4%，粘土 7%，硅砂2%，控制各原料混合后SiO2占總質(zhì)量的11. 5~13%，Al203占總 質(zhì)量的2. 7~3%，F(xiàn)e2O3占總質(zhì)量的1. 6~1. 9%，CaO占總質(zhì)量的42. 5~44%。
[0007]煤矸石中，控制化學(xué)成分CaO:3 ~6. 5%，Si02:55 ~60%，A1 203:17 ~20%，F(xiàn)e203: 4. 2 ~6. 5%，Mg0 :1 ~2%，S03:0. 5 ~1%;工業(yè)分析值為Aad:84 ~88%，Vad:3 ~5. 5%， Mad:0. 2 ~0? 35%，F(xiàn)Cad:8 ~10%，Qnet. ad: 100 ~800kcal/kg〇
[0008] 本發(fā)明提供了一種利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的方法，具體包括以下步 驟：通過破碎、預(yù)均化、配料、烘干、粉磨制備成干粉生料，然后將生料喂入新型干法預(yù)分解 窯進(jìn)行預(yù)熱、分解，最后經(jīng)高溫煅燒后冷卻得到熟料，所述配料過程中將原有粘土的50~ 60wt%替換為煤矸石，具體為：
[0009] 1)將生產(chǎn)原料石灰石、粘土、鐵礦石、硅砂、煤矸石分別破碎至< 50mm并儲存于堆 棚內(nèi)；
[0010] 2)以質(zhì)量計，將石灰石、粘土、鐵礦石、硅砂、煤矸石按比例混合均勻后喂入烘干兼 粉磨系統(tǒng)進(jìn)行粉磨，控制粉磨成品水份含量<I. 5wt%，80微米篩的篩余物< 16wt%，得到 的為干粉狀的生料；
[0011] 3)將均化后的生料喂入干法預(yù)分解窯進(jìn)行預(yù)熱、分解，然后在水泥回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行 高溫煅燒，煅燒溫度為1300~1450°C(進(jìn)一步優(yōu)選溫度為1400°C)，煅燒8-10min(進(jìn)一步 優(yōu)選煅燒時間為9min)，得到物料液相量為25-28 %的部分熔融狀的物料（進(jìn)一步優(yōu)選為控 制物料液相量為25-28% )，將熔融狀的物料在篦冷機(jī)上用高壓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)以50~70°C/min 的冷卻速度冷卻至60~100°C得到硅酸鹽水泥熟料（進(jìn)一步優(yōu)選為在60°C/min的冷卻速 度冷卻至70°C)。
[0012] 步驟3)中，干法預(yù)分解窯規(guī)格為0 4. 8mX74m，在干法預(yù)分解窯內(nèi)通過5級預(yù)熱、 分解系統(tǒng)進(jìn)行操作，同時控制物料入回轉(zhuǎn)窯的分解率為90~95%。所述的5級預(yù)熱、分解 系統(tǒng)為，控制水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)分解爐出口溫度為860~870°C;水泥回轉(zhuǎn)窯尾煙室溫度為 950~1050°C;水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)二次風(fēng)溫為1150~1200°C;水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)三次風(fēng)溫為950~ 1000°C;篦冷機(jī)篦室推動次數(shù)為11~12rpm。
[0013] 上述步驟進(jìn)一步解釋為：控制水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)分解爐出口溫度由原來的880~ 890°C降到860~870°C;窯尾煙室溫度由1000~1100 °C降到950~1050°C;二次風(fēng)溫由 1100~1150°C提高到1150~1200°C;三次風(fēng)溫由880~950°C提高到950~1000°C;篦 冷機(jī)篦室一段推動次數(shù)由9~IOrpm提高到11~12rpm?？刂莆锪显跓蓭У撵褵龝r間 8~lOmin，物料液相量在25~28 %，保證熟料結(jié)粒大小均勾，晶體發(fā)育良好，進(jìn)入篦冷機(jī)后 快速冷卻。該工藝步驟中，前者的參數(shù)均為未添加煤矸石的工藝，例如：控制水泥回轉(zhuǎn)窯系 統(tǒng)分解爐出口溫度由原來的880~890°C降到860~870°C，即為：未添加煤矸石時，水泥回 轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)分解爐出口溫度為880~890°C，經(jīng)添加煤矸石的生料，在進(jìn)入水泥回轉(zhuǎn)爐時，水 泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)分解爐出口溫度為860~870°C，下同。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 1)利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料方案，由于煤矸石是含有硫、鋁、鐵等多種 微量元素的富氧礦物，這些礦物的晶相勢皇較弱，在高速升溫的過程中超過800°c時便能快 速放氧，放出來的氧正好起到水泥原料內(nèi)部解聚出[SiO4F4反應(yīng)活性體的作用，從而有效促 進(jìn)熟料A礦燒成，同時煤矸石中的大量微量元素也有助于熟料液相提早出現(xiàn)，有效降低物 質(zhì)的熔點(diǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)熟料A礦生成；由于A礦數(shù)量增加，A礦邊緣比以前清晰，A礦棱柱狀 減少板狀增加，A礦出現(xiàn)在空洞周圍的現(xiàn)象減少，硅酸鹽熟料的物理性能有明顯改善，標(biāo)準(zhǔn) 稠度由原來的25%下降到23. 8%，膠砂流動度由原來的195mm上升到210mm。
[0016] 2)利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料方案，由于煤矸石的加入可采用高KH、高 SM配料、增加了熟料中硅酸鹽礦物的含量，生產(chǎn)的硅酸鹽熟料強(qiáng)度增幅顯著，三天抗壓提高 了 2~3MPa，28天抗壓提高1~2MPa左右，水泥中混合材摻量提高了 3~4%。
[0017] 3)利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料方案，由于煤矸石中含有較低的發(fā)熱量， 可有效促進(jìn)熟料燒成煤耗的降低，加之煤矸石中含有的少量微量元素有效的降低了物料的 高溫熔點(diǎn)和粘度，改善了生料的易燒性，加速了固相反應(yīng)的進(jìn)行，使得熟料燒成煤耗進(jìn)一步 下降，水泥磨和回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量大幅提高，大大節(jié)省了能源，降低了生產(chǎn)成本，減少C02、N0x等 廢氣的排放。
[0018] 4)通過本發(fā)明提供的方法制備的硅酸鹽熟料，由于其物理性能顯著改善，使得水 泥磨產(chǎn)量有一定的提高；水泥的和易性、保水性、水泥與外加劑的相容性等都得到了提高。 用本方案生產(chǎn)的硅酸鹽熟料的小磨粉磨時間減少了 3~5min，應(yīng)用于?4. 2X13m的閉路水 泥磨，水泥磨產(chǎn)量可提高10~20t/h。用該熟料生產(chǎn)的水泥制備的砼，在保證其工作性能和 質(zhì)量不變的情況下外加劑的用量可少用8~10%。
[0019] 5)利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料方案，不僅消耗了大量的固體廢棄物煤矸 石，減少了對粘土資源的需求，保護(hù)了農(nóng)用耕地；同時也增加了水泥中混合材的摻入量，消 耗了大量工業(yè)廢棄渣如爐渣、粉煤灰等，減少廢渣的堆放，有利于美化生態(tài)環(huán)境。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施 例表述的范圍。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 利用煤矸石配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的方法，在甲企業(yè)新型干法預(yù)分解窯進(jìn)行， 具體的操作步驟為：
[0023] 1)將水泥熟料生產(chǎn)原料石灰石、粘土、鐵礦石、硅砂、煤矸石等破碎至一定粒徑范 圍并儲存于堆棚內(nèi)。
[0024] 2)將石灰石85%，鐵礦石2%，煤矸石4%，粘土 7%，硅砂2%按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例 混合均勻，其中控制石灰石中MgO含量彡2. 5wt%，煤矸石的發(fā)熱量Qnet.ad< 800kcal/kg。
[0025] 3)將上述混合物料喂入帶熱風(fēng)的立式風(fēng)掃磨中進(jìn)行粉磨，控制粉磨成品水份含量 <1.5被％，80以111篩篩余<16被％，得到的為干粉狀的生料。
[0026] 4)將均化后的生料喂入新型干法預(yù)分解窯進(jìn)行預(yù)熱、分解，然后在水泥回轉(zhuǎn)窯中 進(jìn)行高溫煅燒，煅燒溫度為1400°C，得到熔融態(tài)物料并形成大小均齊、發(fā)育良好、富含阿利 特和貝利特