新法硅酸盐水泥 |
|||||||
申请号 | CN00123226.6 | 申请日 | 2000-11-08 | 公开(公告)号 | CN1150136C | 公开(公告)日 | 2004-05-19 |
申请人 | 张维新; | 发明人 | 张维新; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种提高 硅 酸盐 水 泥生产产 质量 、降低能耗和减少“毁田取土”的新方法。采用酸性~中酸性玻璃质火山岩代替旧法粘土配料以改善 水泥 窑炉 煅烧 条件,降低 硅酸 盐系统中的固相反应起始 温度 ,加快CaO和SiO2的固相反应速度、加快 水泥熟料 矿物的形成,从而达到提高水泥熟料产量(10~60%)、提高水泥熟料质量(28天抗压强度提高5~20(MPa)、降低 煤 耗(10~30%)和减少“毁田取土”的目的。 | ||||||
权利要求 | 1、一种硅酸盐水泥熟料的制备方法,用石灰石、粘土、铁粉配 制生料经窑炉煅烧成熟料,其特征是粘土由酸性~中酸性玻璃质火山 岩代替。 |
||||||
说明书全文 | 本发明涉及一种提高硅酸盐水泥生产产质量、降低能耗和减少“毁田取土” 的新方法。百余年来水泥生产采用石灰石和粘土配料煅烧水泥熟料,能耗高、水泥产 量受水泥熟料形成速度所限,不能大幅度提高。采用粘土配料生产水泥已经毁 掉大量农田土地,近三十年来水泥生产“代粘土”问题没有大的突破(少数水 泥厂使用粉煤灰、煤矸石、页岩等“代粘土”配料)。 本发明的目的是要提供一种新方法:在基本不改变原有水泥生产设备和工 艺条件的情况下,采用分布广泛、储量丰富的酸性(SiO2含量>70%)~中酸性 (SiO2含量>62%)玻璃质火山岩(火山熔岩和火山碎屑岩)代替粘土配料煅烧 水泥熟料,它能有效地提高水泥生产的产质量、降低能耗、保护大片农田土地, 一改百余年来不甚合理的粘土配料旧工艺。 水泥厂采用的粘土配料不合理在于:一、粘土原料绝大多数情况是黄土或 红土,其主要化学成分:SiO2 60~70%、Ae2O3 20~10%;其主要矿物成分:石 英40~55%、伊利石45~30%以及少量的长石、云母、高岭石、蒙脱石等,它们 都是晶体矿物,具有稳定性、低的势能和高的活化能;二硅酸盐水泥熟料主要 氧化物含量:CaO 62~67%、SiO2 20~24%、Ae2O3 4~7%、Fe2O3 2~6%(“水 泥工艺原理”,建工出版社,1981年),其中SiO2和Ae2O3的组分在大多数情况 下,基本上是来自粘土配料,根据Ae2O3的含量,用矿物岩石学和矿物计算法 可以判断计算出:水泥熟料中6.3~11.0%的SiO2是由伊利石为主的粘土矿物提 供,而17.70~9.0%的SiO2是来自石英、燧石。所以在水泥工艺过程中,含石 英、燧石较多的生料难磨、难烧、能耗高、固相反应速度和熟料形成速度缓慢。 酸性~中酸性玻璃质火山岩“代粘土”配料煅烧水泥熟料的依据是:一、水 泥配料的粘土与酸性~中酸性火山岩,两者的化学成分相近(如表1-1),主要为 水泥熟料提供SiO2和Ae2O3的组分;二、玻璃质(非晶质体)矿物不稳定、具 有高的势能和低的活化能;三、火山玻璃质包含大量小水泡,1mm3内包含十几 万个小水泡(“中国工业矿物和岩石”,地质出版社,1990年)其含水量占岩石 总重量的0.5~12.0%左右,在水泥煅烧过程中1000℃左右,小水泡迅速汽化、 膨胀、爆发出水蒸气,使硅酸盐系统中固相反应起始温度降低、“少量水蒸气的 存在能使CaO和SiO2的固相反应速度提高8.5倍”(“水泥工艺原理”,建工出 版社,1981年)。因此采用酸性~中酸性玻璃质火山岩“代粘土”配料煅烧水泥 熟料可以达到:提高水泥生产产质量、降低能耗和减少“毁田取土“的目的。 本发明的目的是这样实现的; 一、采用酸性(SiO2>70%)~中酸性(SiO2>62%)玻璃质火山岩“代粘 土”配料以改善水泥窑炉煅烧条件。根据各厂情况(原料资源情况、水泥窑型、 工艺条件等)可以部分或全部“代粘土”配料,使用量占生料总重量的1~20%。 适合水泥生产“代粘土”配料的酸性~中酸性玻璃质火山岩,其玻璃质含量 10~100%,并按玻璃质含量将矿石分为三个品级:一级品(玻璃质含量>70%)、 二级品(玻璃质含量>40%)、三级品(玻璃质含量>10%),玻璃质含量愈多, “代粘土”数量愈多,则易烧性效果愈好,它们是: 1、酸性~中酸性玻璃质火山熔岩:流纹岩、松脂岩、珍珠岩、黑曜岩、浮 岩、英安流纹岩、流纹英安岩、英安岩。 2、酸性~中酸性玻璃质火山碎屑岩;玻屑凝灰岩、玻屑火山角砾岩。 二、调正原料、燃料的加入量与生料制备 1、制备的生料细度、率值符合常规要求范围,新法与旧法相比KH值可高 0.01~0.05;n值可低0.01~0.05;P值可低0.01~0.05. 2、燃料与原配煤量比较,降低10~30%。 三、改进部分生产设备与生产控制。减少或取消粘土烘干设备,加大破碎、 粉磨功率,随熟料形成速度的加快,适当调节投料机(喂料机)、旋窑转速、冷 却机、鼓风机等各工艺环节的功率。 实施例1 实验室试验采用水泥厂工业原料配料(表1-1、表1-2)以旧法水泥配料与 新法“代粘土”(珍珠岩“代粘土”及玻屑凝灰岩“代粘土”)配料的平行对比 法,考察三个不同“代粘土”量(占生料的2%、7%、12%),煅烧温度分 别至1280℃、1330℃并分别保温15分钟、25分钟所制得的熟料、测定其fcao 含量(表1-3、表1-4),由此判断其易烧性。 可以看出:1)用珍珠岩、玻屑凝灰岩等酸性~中酸性玻璃质火山岩“代粘 土”配料煅烧水泥熟料易烧性好;2)代粘土数量愈多、玻璃质含量愈多,其易 烧性效果愈好;3)可降低熟料煅烧温度50~200℃和缩短保温时间10~25分钟。 表1-1原料化学成分(%) 表1-2煅烧生料化学成分(%)及率值 表1-3煅烧熟料中fcao的测定结果(一) 表1-4煅烧熟料中fcao的测定结果(二) 实施例2 工业生产试验在机立窑进行,用沸石化珍珠岩(玻璃质80%、沸石15%、 石英和长石5%等)代粘土配料煅烧水泥熟料试验情况、结果,如下几表(表 2-1~表2-5)。 由此看出:酸性~中酸性玻璃质火山岩部分或全部代粘土配料煅烧水泥熟 料,可以达到提高水泥熟料产量10~60%;提高水泥熟料质量,28天抗压强度 提高5~20Mpa;降低能耗10~30%和减少“毁田取土”的目的。 表2-1原燃料化学成分(%) 表2-2配料及率值 表2-3试验前、后熟料的化学组成及可能的矿物组成(%) 表2-4试验前、后熟料物理性能对比 表2-5工业生产试验效果对比 项 目 旧 法 新 法 备 注 熟料台时产量(t/h) 6.80 9.87 提高45.15% 生料中配煤量(%) 14.22 12.08 降低15.05% 熟料高温烧成时间(分钟) 35’ 20’ 缩短42.86% 熟料28天强度 (MPa) 抗折 8.56 9.94 提高1.38 抗压 55.53 69.85 提高14.32 |