一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法和生产设备
技术领域
[0001] 本
发明涉及
水泥工业生产技术和
工业废弃物综合利用领域，具体涉及一种
硅酸盐水泥熟料及其制备方法和生产设备。
背景技术
[0002] 水泥是世界上用量最大的工业产品之一。硅酸盐
水泥熟料烧成
温度高，消耗大量优质石灰石资源，还会产生大量CO2
温室气体和SOx、NOx等有害气体。同时硅酸盐水泥熟料矿物组成主要为C3S、C2S、C3A和C4AF。
[0003] 除尘灰是
钢厂收尘系统收集的
烟尘灰；
石墨尾矿是开采石墨过程中产生的废石、排土及尾砂；周边钢
铁厂每年产生大量除尘灰，综合利用率不超过 10％，长期堆积占用大量的土地资源，造成环境污染。石墨尾矿堆存占用大量的土地，使土地遭到破坏，
水体遭到污染，危及人身安全和造成财产损失。综合利用以上固体废物，有利于减少原生资源消耗，实现资源可持续利用。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于为了解决以上
现有技术的不足，提供一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法。
[0005] 为实现以上目的，提供以下技术方案：
[0006] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石80-84％、除尘灰4- 8％、石墨尾矿4-8％、硅石4-6％。
[0007] 优选地，所述石灰石中Cao大于47％，硅石中SiO2大于80％，除尘灰中 Fe2o3大于40％，石墨尾矿中Al2O3大于17％。
[0008] 硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
[0009] S1：将按比例调配好的
生料放入生料磨中进行粉磨，
研磨的同时进行喷水喷水量控制在0.5-2立方米/h，研磨压
力在8Mpa；
[0010] S2：将粉磨后的生料烘干，其中，入磨生料综合水分小于5％，出磨生料水分小于0.5％；
[0011] S3：将烘干后的生料通过选粉机，生料细度控制标准采用80um方孔筛，筛至生料剩余量小于12％；
[0012] S4：将筛选后的生料进行预均化；
[0013] S5：将预均化的生料进行预
热分解；分解温度880度，分解率大于90％；
[0014] S6：将分解后的热生料进入
回转窑进行高温
煅烧，同时采用0.6MPa的压缩空气进行吹扫，煅烧温度为1300-1400℃，煅烧时间为30-40min，得到液相量为23-28％的部分熔融性物料；
[0015] S7：将煅烧后的物料通过
篦式冷却机将物料冷却至65℃左右，得到所要的硅酸盐水泥熟料。
[0016] 硅酸盐水泥熟料的制备方法的一种生产设备，包括生料磨和预热器，所述生料磨包括喷水装置，所述预热器包括吹扫装置，所述吹扫装置固定在预热器旋
风筒璧上，所述旋风筒带有两个拐点，所述拐点处安装有吹扫装置，所述喷水装置包括雾化喷头和进水管，所述生料磨上等间距分布有4个雾化喷头，所述进水管与生料磨壁呈45度。
[0017] 优选地，所述吹扫装置为空气炮。
[0018] 本发明的有益效果为：
[0019] 1、由于除尘灰和石墨尾矿细度很小，提高了生料易磨性，比传统生料细度降低了8.3％，降低生料粉磨电耗约1.5kwh/t，且生料粒度颗粒级配更加合理，提高了生料的易烧性，产量提高5％。
[0020] 2、由于除尘灰和石墨尾矿均含有一定量的固定
碳，存在部分
潜热，在预热分解过程中除尘灰和石墨尾矿中蕴含的
热能释放提高了预热温度，可降低窑尾喂
煤量，提高了入窑生料分解率，熟料标准煤耗降低约1.5kg/t熟料。
[0021] 3、使用除尘灰和石墨尾矿的配方在回转窑内互相反应充分后，使得形成的C3S晶型更加完美，从而提升了熟料抗压强度。
[0022] 4、增设生料磨内喷水装置，喷水量控制在0.5-2立方米/h，稳定生料磨盘上的料层，解决磨机振动问题，保障生产顺利进行。
[0023] 5、在预热器增加0.6MPa的压缩空气吹扫装置，解决了预热器结皮堵塞问题。
附图说明
图1为吹扫装置结构示意图；
图2为生料磨内部示意图；
图3为喷水装置俯视图。
具体实施方式
[0024] 为使本发明
实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
[0025] 实施例一
[0026] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石80-84％、除尘灰4- 8％、石墨尾矿4-8％、硅石4-6％。
[0027] 2、根据
权利要求1所述的一种硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述石灰石中Cao大于47％，硅石中SiO2大于80％，除尘灰中Fe2o3大于40％，石墨尾矿中Al2O3大于17％。
[0028] 硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
[0029] S1：将按比例调配好的生料放入生料磨中进行粉磨，研磨的同时进行喷水喷水量控制在0.5-2立方米/h，研磨压力在8Mpa；
[0030] S2：将粉磨后的生料烘干，其中，入磨生料综合水分小于5％，出磨生料水分小于0.5％；
[0031] S3：将烘干后的生料通过选粉机，生料细度控制标准采用80um方孔筛，筛至生料剩余量小于12％；
[0032] S4：将筛选后的生料进行预均化；
[0033] S5：将预均化的生料进行预热分解；分解温度880度，分解率大于90％；
[0034] S6：将分解后的热生料进入回转窑进行高温煅烧，同时采用0.6MPa的压缩空气进行吹扫，煅烧温度为1300-1400℃，煅烧时间为30-40min，得到液相量为23-28％的部分熔融性物料；
[0035] S7：将煅烧后的物料通过篦式冷却机将物料冷却至65℃左右，得到所要的硅酸盐水泥熟料。
[0036] 如图1-图3所示的硅酸盐水泥熟料的制备方法的一种生产设备，包括生料磨1和预热器，所述生料磨包括喷水装置2，所述预热器包括吹扫装置11，如图1所示吹扫装置11固定在预热器旋风筒10璧上，所述旋风筒10带有两个拐点，所述拐点处安装有吹扫装置11，如图2和图3所示喷水装置2包括雾化喷头4和进水管3，所述生料磨上等间距分布有4个雾化喷头，所述进水管与生料磨壁呈
角度A，A为45度。
[0037] 所述吹扫装置11为空气炮。
[0038] 通过将生料磨1挡料圈高度由100mm提高到130mm，增设磨内喷水装置 2，喷水量控制在0.5-2立方米/h，稳定磨盘上的料层，解决磨机振动问题，保障生产顺利进行。
[0039] 通过控制生料中硫、
碱的比例，即硫碱的摩尔比为0.8，在预热器增加 0.6MPa的压缩空气吹扫装置11，解决了预热器结皮堵塞问题。
[0040] 除尘灰和石墨尾矿经过预均化，成分均匀稳定，比原
生铁矿石和粘土的
质量稳定性提高，通过配料生产提高生料合格率约5个百分点，减少了生料质量
波动，提高了环保型硅酸盐水泥熟料产品质量的稳定性。
[0041] 经过熟料强度对比试验发现使用除尘灰和石墨尾矿按以上比例配料的熟料 28天强度较普通熟料28天强度提升2-3MPa。窑内热工制度的稳定给薄料快烧创造了有利条件，窑系统台时产量提高5％左右，降低烧成系统煤耗和电耗。
[0042] 实施例二
[0043] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石81.8％、除尘灰 6.1％、石墨尾矿6.4％、硅石5.6％。生产方式同实施例一。
[0044] 实施例三
[0045] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石80.4％、除尘灰 7.2％、石墨尾矿7.4％、硅石5％。生产方式同实施例一。
[0046] 实施例四
[0047] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石80％、除尘灰8.4％、石墨尾矿6.2％、硅石5.5％。生产方式同实施例一。为最优方案可以使抗压强度提升最高，详见图表1的对比数据。
[0048] 实施例五
[0049] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石82.9％、除尘灰 4.2％、石墨尾矿7.8％、硅石5.1％。生产方式同实施例一。
[0050] 实施例六
[0051] 一种硅酸盐水泥熟料，该水泥熟料的配方包括石灰石83.6％、除尘灰4％、石墨尾矿8.4％、硅石4％。生产方式同实施例一。
[0052] 表1各实施例组成成分对抗压强度影响测试表
[0053]
[0054]
[0055] 根据以上配料组成成分的对比可以得出，实施例四的硅酸盐水泥熟料配方能使抗压强度达到最大，为本实验的最优选择。
[0056] 对比例一
[0057] 除尘灰可替代天然铁矿石，石墨尾矿可替代粘土进行配料，除尘灰和石墨尾矿价格较低，可降低配料成本，同时节约了自燃资源，改善了环境。
[0058] 现有硅酸盐水泥熟料配方的组成成分包括：石灰石和粘土、铁矿石，生产工艺为：其中石灰石比例为83％，粘土为9％，铁矿石为8％。采用该配料方案生产，生料粉磨电耗为
18.5kwh/t，熟料产量5750t/d，熟料28天抗压强度约为57.1MPa。
[0059] 表2熟料化学成分分析对比表
[0060]成分名称 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 合计
对比例一 0.48 21.78 5.14 3.79 65.98 1.30 0.52 98.99
实施例二 0.22 21.84 5.03 3.71 66.46 1.30 0.45 99.01
实施例三 0.46 21.76 4.97 3.56 66.27 1.56 0.47 99.05
实施例四 0.34 21.72 4.98 3.56 66.38 1.57 0.48 99.03
实施例五 0.34 21.80 5.02 3.67 33.23 1.36 0.52 99.03
实施例六 0.24 21.84 5.18 3.56 66.44 1.31 0.45 99.02
[0061] 注：LOSS为烧失量，以上成分的分析均采用GBT/176-2017水泥化学分析方法分析得到。
[0062] 表3熟料矿物质含量与率值分析对比表
[0063]成分名称 f-CaO KH n p C3S C2S C3A C4AF
对比例一 1.02 0.915 2.44 1.36 57.54 19.05 7.19 11.52
实施例二 1.16 0.925 2.50 1.36 59.52 17.73 7.04 11.28
实施例三 0.92 0.975 2.55 1.40 60.89 16.46 7.13 10.82
实施例四 0.71 0.930 2.56 1.40 62.40 15.21 7.16 10.82
实施例五 0.91 0.924 2.51 1.37 60.20 17.10 7.08 11.16
实施例六 1.00 0.921 2.50 1.46 59.30 17.90 7.69 10.82
[0064] 注：f-CaO为游离
氧化
钙；KH为石灰石饱和系数；n为硅率；p为
铝率；C3S为硅酸三钙；C2S为硅酸二钙；C3A为铝酸三钙；C4AF为铁铝酸四钙。
[0065] C3S＝3.8*Si02(3KH-2)
[0066] C2S＝8.61*Si02(1-KH)
[0067] C3A＝2.65(A1203-0.64*Fe203)
[0068] C4AF＝3.04*Fe203
[0069] KH＝(CaO-1.65A1203-0.35Fe203)/(2.8SiO2)
[0070] n＝Si02/(A1203+Fe203)
[0071] p＝A1203/Fe203
[0072] 因为C3S和C2S的和越大，熟料的抗压强度越大。因此从表3可以实施例二至实施例六的C3S和C2S的和均高于对比例一，即抗压强度也大，且实施例四为最优。
[0073] 表4各对比例及实施例性能指标对比表
[0074]
[0075] 根据以上实施例及对比例针对抗压强度、生料粉磨耗以及产量的对比可知本发明的硅酸盐水泥熟料配方比传统配方抗压强度高，生料粉磨耗低，产量高。有很好的应用前景。
[0076] 实际生产过程中，由于除尘灰和石墨尾矿粒度较小，在生料粉磨过程中会导致生料磨盘上料层不稳定，导致磨机振动过大，严重时导致生产无法进行。同时，除尘灰和石墨尾矿均含有一定量的固定碳，在预热器2-3级筒内就开始燃烧，会导致预热器局部温度过高，导致结皮堵塞。
[0077] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
