一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺
阅读：489发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种皮江法炼镁联产 水 泥的生产工艺，具体包括以下步骤：(1)先将白 云 石进行 破碎 ，然后放入 回转窑 焙烧 ，冷却，备用；(2)先将 硅 铁 破碎，然后细磨，备用；(3)将白云石和硅铁混合，控制硅铁的裕量为22％～25％，得到混合物；(4)将混合物进行 真空 热还原，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；(5)将还原渣进行冷却，然后加入 粉 煤 灰 和生石灰粉混合， 研磨 ，成球，焙烧，冷却，粉磨，得到成品 水泥 。本发明通过在真空热还原前增加硅铁的配入量，从而提高 煅烧 白云石的转化率，减少还原渣中 氧 化镁的含量，加入计算后需要量的合格粉煤灰和生石灰粉，再按水泥生产标准即可生产合格的水泥产品。，下面是一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺专利的具体信息内容。
1.一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑焙烧，冷却，备用；
(2)先将硅铁破碎，然后细磨，备用；
(3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为22％～25％，得到混合物；
(4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；
(5)将步骤(4)所得还原渣进行冷却，然后加入粉煤灰和生石灰粉混合，研磨，成球，焙烧，冷却，粉磨，得到成品水泥。
2.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述焙烧的温度为1150～1250℃，时间为2～3h。
3.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述硅铁细磨粒径至120～150目。
4.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述真空热还原的真空度为0～5Pa，温度为1180～1220℃，时间为8～10h。
5.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述粉煤灰的加入量为还原渣质量的10％～20％；
所述生石灰粉的加入量为还原渣质量的10％～25％。
6.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述研磨至物料粒径为250～500目。
7.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述所述焙烧的温度为1400～1450℃，时间为2～3h。
8.根据权利要求1所述的一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，还包括以下步骤：将冷却后的还原渣通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒。
一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺
技术领域
背景技术
[0002] 金属镁是一种比强度和比刚度均高于传统金属结构材料的新型有色金属，是广泛应用于航空航天、武器装备、电子通讯、交通工具的绿色金属。金属镁的治炼方法有利用氯盐熔体的电解法以及利用白云石金属的热还原法，目前全世界皮江法炼镁占总产量的70％左右，而我国占有90％以上。
[0003] 皮江法炼镁的原料为碳酸镁和碳酸钙等镁钙复合盐白云石，白云石的灼减为47％左右，白云石提镁是利用硅铁、硅铝合金或铝作还原剂把白云石中镁提出来，用硅铁作还原剂时渣为硅酸二钙和氧化铁，用铝～硅合金作还原剂时渣为硅酸钙和铝酸钙的混合物，用铝作还原剂时渣为铝酸钙。
[0004] 目前国内除青海盐湖集团有10万吨电解法生产能力，其它均为硅热法炼镁。用硅铁作还原剂，在所有目前皮江法炼镁的还原剂中是最经济的，但在硅热法炼镁工艺过程中硅铁却又是最贵重的原料，所以硅铁消耗量是生产厂家最为关注的因素。
[0005] 用硅铁作还原剂时，真正有还原作用的是硅铁中的单质硅，硅铁是单质硅和单质铁的合金，铁在还原过程中没有还原能力，只是这样的合金在治炼过程中成本低，单质硅本来是较好的还原剂，但由于易氧化和成本高一般不采用。
[0006] 在镁还原过程中是依靠硅铁中的硅夺去白云石焙烧后氧化镁中的氧，镁气化后冷凝收集得到产品，而其中的硅夺氧之后成为二氧化硅，新生的二氧化硅又和煅烧白云石中剩下的氧化钙高温下生成硅酸二钙残渣，成为金属镁生产过程的固体废弃物，大量的废弃物不能被利用而成为金属镁生产过程中的一大难题。
[0007] 一般来说，硅酸钙的渣是硅酸盐水泥中的重要矿相组成成分，应该用作生产水泥的原料，硅酸钙还原渣的主要成分为CaO、S iO2、FeO3，还有可用作水泥生产矿化剂的CaF2，而且经过1200℃以上长达10小时以上的高温焙烧硅酸钙还原渣实验，还原渣粉碎成水泥要求的细度后也有一定凝结力，部分厂家采用还原渣用作水泥混合材，掺入水泥熟料中或混凝土搅拌料中，而且国家也有这方面的专利，但因掺加量少，无有大面积推广。还原渣本应该应用于生产水泥的原料，这样使废弃资源得到充分回收利用，降低了生产成本，净化了环境。但是由于还原条件受还原温度、真空条件，混合磨细度、混合均匀与否等诸多条件影响，还原不彻底，残渣中留有不同数量的氧化镁，氧化镁在水泥生产过程中是一种极其有害的物质，它会和二氧化硅生成一种能够转晶粉化的晶体，使混凝土结构破坏，降低标号和报废，这是硅热法炼镁过程中还原渣不能直接用于水泥生产的主要原因。
[0008] 分析皮江法炼镁的工艺特点，硅热法炼镁还原渣不能直接用于水泥生产一共有以下三点原因：
[0009] 1、由于硅铁配比低，氧化镁转化率低，致使渣中氧化镁含量超标(5％～10％)，从而影响水泥标号并容易造成重大质量事故；
[0010] 2、由于白云石煅烧采用过烧，其中氧化钙产生烧死，在水泥制成后和水反应缓慢，混凝土定型后才发生水化并发生溃散，使混凝土构件破坏，由于这种原因，把这种还原渣当作混合材用于混凝土搅拌的混合材也是严重危害建筑物安全的；
[0011] 3、由于在皮江法炼镁还原过程中影响水泥凝结速度的A l2O3含量低，水泥产品凝结速度慢，也不符合水泥产品要求。
[0012] 因此，如何将硅酸钙还原渣用作通用硅酸盐水泥的生产原料是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0013] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，以解决现有技术中的不足。
[0014] 金属镁还原渣成分由于各厂家原料、辅助材料、生产工艺略有不同，所以还原渣成分也不相同，以下列出通常以硅铁为还原剂的皮江法镁厂还原渣主要成分的波动范围数据：
[0015]
[0016] 本发明根据各镁厂还原渣成分数据，再按照中华人民共和国GB 175～2007《通用硅酸盐水泥》标准代号为PO的普通硅酸盐水泥所要求的水泥原料、水泥成品成分进行短缺成分的补加，并按标准要求制定相应的工艺指标组织生产。
[0017] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0018] 一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0020] (2)先将硅铁破碎，然后细磨，备用；
[0021] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为22％～25％，得到混合物；
[0022] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；
[0024] 本发明的有益效果在于：
[0025] 配料比是硅热法炼镁后产生的还原渣能否应用于水泥生产的关键，本发明将硅铁粉和煅烧白云石的比例在理论需求(理论上，硅铁粉中的硅和白云石中镁的摩尔比1:2，质量比为28:48)的基础上外加22～25％的裕量(质量)，使得硅热法炼镁还原渣中氧化镁的含量由普通的5％～10％降到2～3％以下，保障了水泥原料成分的要求；同时，通过加大硅铁在混合料中的比列，镁的还原率也达到2％～3％左右，使得白云石利用率得到显著提高，大部分经济技术指标有所刷新，经济上也很合算。
[0026] 进一步，步骤(1)中，焙烧的温度为1150～1250℃，时间为2～3h。
[0027] 采用上述进一步的有益效果在于，先将白云石进行预焙烧，以提高其中镁的活性。
[0028] 进一步，步骤(2)中，硅铁细磨粒径至120～150目。
[0029] 采用上述进一步的有益效果在于，本发明将硅铁进行细磨，能够增大硅铁和白云石的接触面积，从而提高反应速率。
[0030] 进一步，步骤(4)中，真空热还原的真空度为0～5Pa，温度为1180～1220℃，时间为8～10h。
[0031] 采用上述进一步的有益效果在于，在此真空度和温度下，白云石中的MgO·CaO被硅铁中的硅还原成金属镁。
[0032] 进一步，步骤(5)中，粉煤灰的加入量为还原渣质量的10％～20％；生石灰粉的加入量为还原渣质量的10％～25％。
[0033] 采用上述进一步的有益效果在于，由于我国各地粉煤灰中氧化铝含量差异较大，30％-50％不等，所以粉煤灰和生石灰粉的用量按实际情况进行精算。
[0034] 进一步，步骤(5)中，研磨至物料粒径为250～500目。
[0035] 采用上述进一步的有益效果在于，物料研磨以后，方便后期的焙烧和粉磨。
[0036] 进一步，步骤(5)中，焙烧的温度为1400～1450℃，时间为2～3h。
[0037] 采用上述进一步的有益效果在于，环境温度较低时，采用较高的生石灰比例以便提高早期强度；环境温度较低时，采用较低的生石灰比例。烧成温度由水泥中钙和硅的比例决定，钙/硅比例越高，烧成温度相应调高，反之则温度较低，温度在1400～1450℃之间波动。
[0038] 进一步，步骤(5)中，还包括以下步骤：将冷却后的还原渣通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒。
[0039] 采用上述进一步的有益效果在于，大粒的还原渣会降低水泥的质量，筛去以后，进一步提高了水泥质量。
[0040] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0041] 本发明利用硅铁作还原剂，采用皮江法生产金属镁，通过在真空热还原前增加硅铁的配入量，从而提高煅烧白云石的转化率，减少还原渣中氧化镁的含量，再按标准水泥生产工艺，加入计算后需要量的合格粉煤灰和生石灰粉，再按水泥生产标准即可生产合格的水泥产品。
具体实施方式
[0042] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043] 实施例1
[0044] 皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0045] (1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑1150℃焙烧3h，冷却，备用；
[0047] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为22％，得到混合物；
[0048] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，真空度为0，温度为1180℃，时间为10h，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；该过程当中，由于硅铁量的加大，会影响到粗镁中硅的含量，因此在真空热还原过程中必须放置挡火板，同时在装料后应注意开启真空阀门的方法，还原结束后关闭真空阀时，并缓慢开启，关闭，开启和关闭时应保持在2.5～3mi n以上；
[0049] (5)步骤(4)所得还原渣出还原罐后温度在1200℃以上，通过沸腾床冷却把空气加热至450℃送入水泥焙烧窑中，以提高水泥焙烧温度和降低能源消耗，同时将还原渣进行冷却，通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒，在贮仓中贮存和进一步冷却，然后加入还原渣质量10％的粉煤灰和还原渣质量10％的生石灰粉混合，研磨至物料粒径为250目，成球，1400℃焙烧3h，冷却，粉磨，得到成品水泥。
[0050] 实施例2
[0051] 皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0052] (1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑1150℃焙烧2.5h，冷却，备用；
[0053] (2)先将硅铁经破碎机粗碎后进入球磨机细磨，细磨时通过磨机进口通入至干燥高压惰气管送入磨机内，磨出的硅铁细粉粒径为120目，然后在密封条件下进入配料系统或装入耐热的塑料袋中备用；
[0054] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为23％，得到混合物；
[0055] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，真空度为1Pa，温度为1180℃，时间为10h，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；该过程当中，由于硅铁量的加大，会影响到粗镁中硅的含量，因此在真空热还原过程中必须放置挡火板，同时在装料后应注意开启真空阀门的方法，还原结束后关闭真空阀时，并缓慢开启，关闭，开启和关闭时应保持在2.5～3mi n以上；
[0056] (5)步骤(4)所得还原渣出还原罐后温度在1200℃以上，通过沸腾床冷却把空气加热至450℃送入水泥焙烧窑中，以提高水泥焙烧温度和降低能源消耗，同时将还原渣进行冷却，通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒，在贮仓中贮存和进一步冷却，然后加入还原渣质量15％的粉煤灰和还原渣质量15％的生石灰粉混合，研磨至物料粒径为250目，成球，1400℃焙烧2h，冷却，粉磨，得到成品水泥。
[0057] 实施例3
[0058] 皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0059] (1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑1200℃焙烧2.5h，冷却，备用；
[0060] (2)先将硅铁经破碎机粗碎后进入球磨机细磨，细磨时通过磨机进口通入至干燥高压惰气管送入磨机内，磨出的硅铁细粉粒径为140目，然后在密封条件下进入配料系统或装入耐热的塑料袋中备用；
[0061] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为23％，得到混合物；
[0062] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，真空度为2Pa，温度为1200℃，时间为10h，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；该过程当中，由于硅铁量的加大，会影响到粗镁中硅的含量，因此在真空热还原过程中必须放置挡火板，同时在装料后应注意开启真空阀门的方法，还原结束后关闭真空阀时，并缓慢开启，关闭，开启和关闭时应保持在2.5～3mi n以上；
[0063] (5)步骤(4)所得还原渣出还原罐后温度在1200℃以上，通过沸腾床冷却把空气加热至500℃送入水泥焙烧窑中，以提高水泥焙烧温度和降低能源消耗，同时将还原渣进行冷却，通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒，在贮仓中贮存和进一步冷却，然后加入还原渣质量15％的粉煤灰和还原渣质量15％的生石灰粉混合，研磨至物料粒径为400目，成球，1420℃焙烧2.5h，冷却，粉磨，得到成品水泥。
[0064] 实施例4
[0065] 皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0066] (1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑1250℃焙烧2.5h，冷却，备用；
[0067] (2)先将硅铁经破碎机粗碎后进入球磨机细磨，细磨时通过磨机进口通入至干燥高压惰气管送入磨机内，磨出的硅铁细粉粒径为140目，然后在密封条件下进入配料系统或装入耐热的塑料袋中备用；
[0068] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为24％，得到混合物；
[0069] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，真空度为3Pa，温度为1200℃，时间为8h，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；该过程当中，由于硅铁量的加大，会影响到粗镁中硅的含量，因此在真空热还原过程中必须放置挡火板，同时在装料后应注意开启真空阀门的方法，还原结束后关闭真空阀时，并缓慢开启，关闭，开启和关闭时应保持在2.5～3mi n以上；
[0070] (5)步骤(4)所得还原渣出还原罐后温度在1200℃以上，通过沸腾床冷却把空气加热至500℃送入水泥焙烧窑中，以提高水泥焙烧温度和降低能源消耗，同时将还原渣进行冷却，通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒，在贮仓中贮存和进一步冷却，然后加入还原渣质量20％的粉煤灰和还原渣质量20％的生石灰粉混合，研磨至物料粒径为500目，成球，1450℃焙烧2h，冷却，粉磨，得到成品水泥。
[0071] 实施例5
[0072] 皮江法炼镁联产水泥的生产工艺，具体包括以下步骤：
[0073] (1)先将白云石进行破碎，然后放入回转窑1250℃焙烧3h，冷却，备用；
[0074] (2)先将硅铁经破碎机粗碎后进入球磨机细磨，细磨时通过磨机进口通入至干燥高压惰气管送入磨机内，磨出的硅铁细粉粒径为150目，然后在密封条件下进入配料系统或装入耐热的塑料袋中备用；
[0075] (3)将步骤(1)所得白云石和步骤(2)所得硅铁混合，控制硅铁的裕量为25％，得到混合物；
[0076] (4)将步骤(3)所得混合物进行真空热还原，真空度为5Pa，温度为1220℃，时间为8h，得到粗镁和还原渣，然后将粗镁进行精炼，得到成品精镁；该过程当中，由于硅铁量的加大，会影响到粗镁中硅的含量，因此在真空热还原过程中必须放置挡火板，同时在装料后应注意开启真空阀门的方法，还原结束后关闭真空阀时，并缓慢开启，关闭，开启和关闭时应保持在2.5～3mi n以上；
[0077] (5)步骤(4)所得还原渣出还原罐后温度在1200℃以上，通过沸腾床冷却把空气加热至650℃送入水泥焙烧窑中，以提高水泥焙烧温度和降低能源消耗，同时将还原渣进行冷却，通过15*15筛孔的铁筛，筛去粒径大于15mm的大粒，在贮仓中贮存和进一步冷却，然后加入还原渣质量20％的粉煤灰和还原渣质量25％的生石灰粉混合，研磨至物料粒径为500目，成球，1450℃焙烧3h，冷却，粉磨，得到成品水泥。
[0078] 性能检测
[0079] 各取实施例1～5制得的成品水泥，按照GB/T 175-2007通用硅酸盐水泥中硅酸盐水泥的标准进行化学指标(三氧化硫、氧化镁和氯离子含量)、凝结时间(初凝时间和终凝时间)和强度(抗压强度和抗折强度)的测定，结果如表1所示。
[0080] 表1实施例1～5成品水泥性能测试结果
[0081]
[0082] 由表1可知，本发明制得的成品水泥在化学指标、凝结时间和强度等方面均符合GB/T 175-2007的规定。
[0083] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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