用劣质烟煤、石煤生产道路硅酸盐水泥的方法

本发明属于硅酸盐水泥技术领域，涉及一种在立窑中用劣质烟煤、石煤生产道路硅酸盐水泥的方法。

水泥生产一般都是采用优质无烟煤作为燃料，与石灰石、粘土、铁粉等配合进行煅烧生产，近年来由于优质煤价格上涨较多，一些地区又缺乏优质煤，主要靠外地运入，使生产成本大幅度上升，而当地的一些劣质烟煤、石煤却无法利用，虽然有些水泥厂使用烟煤，却生产出的水泥标号较低，一般都为275＃、325＃。中国专利申请公开号CN  1049489A，公开了一种“采用石煤等配料的水泥生产方法”，该文献介绍了用发热量为2400-4000千卡/千克煤较高发热值的石煤来代替水泥配料中的燃煤和粘土。采用该方法一是需有较高发热量的石煤（2400-4000千卡/千克煤），而许多地区的石煤其发热量为800-1200千卡/千克煤;二是烧制的水泥标号主要为325＃，强度仍较低。因此，该方法在那些具有石煤发热量为800-1200千卡/千克煤的地区难以推广使用。另外生产的水泥标号不高，影响生产的经济效益。

本发明的目的是要提供一种在立窑中，用劣质烟煤（热值3000-5000千卡/千克煤）、石煤（800-1200千卡/千克煤）来生产强度高的道路硅酸盐水泥的方法，有效地利用劣质资源、提高经济效益。

本发明的目的是用以下方式来实现的，该生产方法采用的劣质烟煤的热值为3000-5000千卡/kg煤，用石煤（热值为800-1200千卡/kg煤）代替水泥原料中的粘土，采用全黑生料煅烧工艺，配料的组成含有：烟煤15-20%、石煤7-12%、石灰石65-75%、铁矿1.5-4%（重量百分比），控制三大率值的KH＝0.85-0.95、P＝0.6-0.9、N＝1.5-1.9，料球粒度5-7mm，烧成温度1250-1350℃。

由于劣质烟煤、石煤灰份较高、从石煤工业分析来看，其化学成分较稳定，并含有较高的SO3和其他的微量元素，由烟煤和石煤灰份带进的三氧化硫，占熟料的2.5-3%以内，不但没有对煅烧带来危害，而且起到一定的矿化作用，比掺加石膏要均匀，对烧制道路硅酸盐熟料起到一定的作用，生成一种早强矿物、促进硅酸盐矿物在低温生成。石煤中还含有少量的硼、钒等多种微量元素，这些化合物有效地阻止β-C2S的晶体转变、防止熟料化。生熟中带进较高SO3含量、能在熟料中保留部分高温煅烧石膏，在水化过程中，高温SO3的溶解速度较慢、它与硅酸盐相比能在较长的时间内逐步生成针状钙矾石晶体，填充于水泥石孔隙，提高水泥石的强度，而使凝结时间正常。另外，在配料中掺入的混合材煤灰中带入大量的Fe203，促使CaO在液相和固相中全部吸收，达到降低游离氧化钙的目的。因此本发明是采用中饱和比（KH）、高铁、低铝（P）、利用烟煤、石煤中的SO3作矿化剂，在熟料煅烧过程中按照高铁配方煅烧特点指点指导窑上操作，生产出优良高强道路硅酸盐水泥熟料，其生产方法的主要特征如下：1、烧成温度范围宽：

一般来说、高铁硅酸盐水泥，其烧结范围比较窄。本发明在生料中从烟煤、石煤中引入三氧化硫、五氧化二钒等起矿化剂作用后，降低了熟料形成过程中液相出相的温度和液相粘度，改善了生料的易烧性，降低了烧结的初始温度，使烧成温度范围为：1250-1350℃，因此，合理引入硫、钒矿化剂能拓宽高铁配方的烧结范围。

2、快烧急冷：烟煤配料、采用全黑生料煅烧法，由于烟煤着火点低，挥发分高等特点，燃烧速度比无烟煤要快，煤料混合均匀通风，可避免局部高温，结大块少，料球煅烧时，CO2逸出形成许多微气孔，熟料内部疏松多孔，有利于均匀通风，卸料时也易破碎。对于具有矿化剂的高铁配方，液相粘度小，但液相生成速度并未因粘度下降而增快，因此控制较快的燃烧速度使孔隙来不及被液相填满就进入冷却带，使之急冷，这样可避免慢冷过程中，C3S分解为C2S和游离CaO，还可避免βC2S晶体转变为γC2S，有利提高水泥强度。而液相粘度低，熟料易烧性好。

3、小球快烧是用烟煤作燃料的关键料球粒度大小对窑内通风和燃烧有较大的影响。经实践证明，料球大于8mm粒度，f-CaO明显偏高，特别是烟煤燃烧时间短，必须坚持小球燃烧，以粒径5-7nm料球为佳。

4、暗火操作烟煤因挥发分高，采用暗火煅烧，湿料层控制在0.3-0.4米以内，底火控制深度控制在0.9-1.1米，同时石煤中引入的矿化剂硫、钒、硼不适应明火操作，但深暗火也不能烧出好熟料，湿料层过厚，造成窑面通风阻力增大，底火过深，火层上部物料垂直重力作用和向心压力，易造成窑实大块熟料，影响通风。

用本发明方法在立窑中生产的道路硅酸盐水泥，各项技术性能指标都达到或超过GB13693-92道路硅酸盐水泥标准，水泥标号都在425＃和525＃以上。

实施例一：配料：石灰石100kg（占72.2%）、铁矿2.5kg（占1.8%）、力山石煤11kg（占7.9%）、石家峪烟煤25kg（占18.1%）所用物料的工业分析和化学成分分析见表1、表2。配料的理论化学成分为（重量百分比）：烧失量41.28%、SiO2、12.37%、Al203 3.09%、Fe203 4.09%、CaO 37.41%、MgO 0.91%、SO3  1.78%。三个率值：KH：0.89±0.02  N：1.70±0.1 P：0.70±0.1，全黑生料，生料细度0.080mm筛余量＜9%，料球粒度为5-7mm，采用Φ1.7×7M的小型机立窑煅烧、暗火煅烧、湿料层厚度0.3-0.4米，底火控制深度0.9-1.1米，坚持大风大料，操作工做到勤松边、勤扎风洞、勤提到中火，烧成温度1300-1350℃。水泥粉磨，混合材使用煤渣（或砖渣），搀量8%（6-10%都可），出磨水泥细度0.080mm筛余量〈8%，其中〈30微米的大于60%。经检测，各项技术性能指标均达到或超过GB13693-92道路硅酸盐水泥标准，其28天的抗折强度8.4MPa、28天的抗压强度59.4MPa出厂标号425＃。

实施例二：配料配比：石灰石72.2%、铁矿1.8%、东山石煤7.9%、潘家峪烟煤18.1%（重量百分比）配料的理论化学成分为：烧失量41.60%、SiO2  11.85%、Al203  3.10%、Fe203  3.65%、CaO  37.85%、MgO  0.79%、SO3  1.81%。三个率值：KH：0.92±0.02  N：1.70±0.2 P：0.80±0.1。其余生产过程与实施例一相同，经检测各项技术性能指标均达到或超过BG13693-92道路硅酸盐水泥标准，其28天的抗折强度8.4MPa、28天的抗压强度61.7MPa，出厂标号525＃。

本发明在立窑中用低热值的劣质烟煤、石煤来生产高标号的道路硅酸盐水泥，能充分利用各地区当地的资源，提高经济效益，一些小型乡镇企业水泥厂在小型机立窑中生产出高质量的水泥，既为国家节省能源（减少对优质煤的需求），充分利用当地资源，减轻交通运输压力，又提高企业经济效益。