硅砂部分替代砂岩的水泥熟料及其制备工艺
技术领域
[0001] 本
发明属于
水泥工业生产技术及工业固体废弃物综合利用技术领域，特别是涉及一种硅砂部分替代砂岩的
水泥熟料及其制备工艺。
背景技术
[0002] 硅砂作为精密
铸造、铸
钢件行业产生的工业废渣，年产生量在1-2万吨，硅砂的价格远低于砂岩的价格，其化学成分也与砂岩相近，但其MgO、R2O含量，尤其R2O含量较砂岩R2O含量偏高。在水泥生产中，
生料的R2O含量对水泥产品的
质量有直接的影响，生料中如果含有微量的R2O，会改善生料的易烧性，提高生料的
早期强度，但是如果生料中的R2O含量过高在水泥熟料
煅烧中极易产生结皮堵塞状况。而且，有害成分偏高，在熟料煅烧中势必影响熟料矿物组分形成，进而影响熟料质量，成为大规模资源化利用的
瓶颈。随着建材产业的发展，资源紧张、成本增高的问题也日益突出，因此，研究用硅砂部分替代砂岩作为生产原料应用于水泥熟料的生产，既符合国家的资源循环利用产业政策，保护环境，又能够为水泥企业节能减排、降低成本，使其变废为宝，具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
[0003] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种硅砂部分替代砂岩的水泥熟料及其制备工艺，改善了生料的易磨性，提高了熟料质量，提高了
回转窑的产量，降低生产成本。
[0004] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
[0005] 一种硅砂部分替代砂岩的水泥熟料，其特征在于，包括如下重量份的原料：石灰石 87-90％，
氧化
铝赤泥2.7-3.0％，硅砂+砂岩+建筑废石6-9％；其中，硅砂：砂岩：建筑废石的质量配比为1：3：1。
[0006] 进一步优选，硅砂部分替代砂岩的水泥熟料，包括如下重量份的原料：石灰石88.86％，氧化铝赤泥2.7％，砂岩+硅砂+建筑废石8.44％；其中，硅砂：砂岩：建筑废石的质量配比为1：3：1。
[0007] 水泥熟料质量控制指标：熟料MgO≤5.0％，熟料f-CaO含量≤1.5％，熟料
碱含量≤ 0.8％。
[0008] 水泥熟料率值为：KH：0.89±0.02，SM：3.1±0.1，AM：1.6±0.1。
[0009] 一种硅砂部分替代砂岩的水泥熟料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
[0010] 1)将生产原料石灰石、氧化铝赤泥、硅砂、砂岩、建筑废石分别均化并储存于均化库内；
[0011] 2)将石灰石、氧化铝赤泥、硅砂、砂岩、建筑废石按比例调配后喂入粉磨系统进行粉磨，粉磨后的生料水分含量≤1％，80μm生料筛余物≤14％，得到干粉状的生料；
[0012] 3)将步骤(2)中粉磨后的生料导入选粉机选料，选料后得到的生料导入生料均化库暂存；
[0013] 4)将步骤(3)中选好均化后的生料喂入预热器进行预热，预热后导入
分解炉、同时导入
煤粉，分解炉控制
温度为870℃；在添加硅砂前后，分解炉控制温度由880℃降至 870℃，降低入窑物料分解率，避免液相过早出现熟料结大
块，改善窑内通
风，降低窑内还原气氛，改善熟料
烧结质量；
[0014] 5)将经过预热、分解并加入
煤粉的生料导入回转窑再加入煤粉，进行高温煅烧，煅烧温度为1450℃，窑速为3.5r/min，煅烧时间20min，最后经篦冷机冷却得到水泥熟料，烧成后的水泥熟料中熟料MgO≤5.0％，熟料f-CaO含量≤1.5％，熟料碱含量≤0.8％。
[0015] 优选地，预热器采用五级预热，预热器一级筒出口
负压控制在-6800Pa；在添加硅砂后，预热器一级筒出口负压控制由-7300Pa降至-6800Pa。
[0016] 优选地，回转窑窑尾的三次风温在800℃以上，回转窑内窑皮稳定在18～19m长， 200mm厚。
[0017] 优选地，所述煤粉为由原煤经过均化库均化、
粉碎后得到。
[0018] 与
现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
[0019] 1)利用硅砂部分替代砂岩生产水泥熟料的方案，通过调整其配比以及煅烧过程中的煅烧温度、时间等条件，调整分解炉控制温度，降低入窑物料分解率，改善熟料烧结质量，实现水泥熟料的控制指标；根据窑况适度调整系统拉风，并合理调整窑尾三次风
阀开度，平衡窑炉用风，保证系统
通风顺畅，减少回转窑的结皮和结圈；
[0020] 2)利用硅砂部分替代砂岩生产水泥熟料的方案，改善生料的易烧性，熟料烧成质量提高，三天抗压强度增加了2.1Mpa；熟料MgO含量、熟料f-CaO含量、及熟料碱含量均略有增加，均在质量内控范围内，对熟料质量影响不明显。
[0021] 3)硅砂呈细粉状，改善了生料磨的易磨性，二线生料磨细度降低了0.61％，生料磨台效增加了7.05％，吨生料磨电耗降低0.18度，按二线年产生料110万吨，二线年节约电费12.87万元；且硅砂的采购成本低于砂岩的采购成本，年用量按1.5万吨计，年降低采购成本
39万元，年合计降低成本51.87万元；二线窑台效增加了0.5％；掺加硅砂使得生料磨和回转窑的产量提高，降低了生产成本。
[0022] 4)利用硅砂部分替代砂岩生产水泥熟料的方案，不仅消耗了大量的工业废渣硅砂，减少了对砂岩资源的需求，同时也消耗了大量建筑废石，减少硅砂和建筑废石的堆放，实现了资源的有效利用，有利于美化生态环境。
[0023] 5)本发明水泥熟料的制备工艺，不仅能够充分提高了设备生产效率，节约能耗，而且也保证了生料磨、窑系统运行稳定，避免了工艺故障的发生，同时有效减少了能耗。
附图说明
具体实施方式
[0025] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下
实施例，并配合附图详细说明如下：
[0026] 实施例1：
[0027] 利用硅砂部分替代砂岩的水泥熟料的方法，具体步骤如下：
[0028] 1)将生产原料石灰石、氧化铝赤泥、硅砂、砂岩、建筑废石分别均化并储存于均化库内。
[0029] 2)将石灰石88.86％，氧化铝赤泥2.7％，硅砂+砂岩+建筑废石8.44％，硅砂：砂岩：建筑废石的质量配比为1：3：1，按重量份比例调配后喂入粉磨系统进行粉磨，控制粉磨后的生料水分含量≤1％，80μm生料筛余物≤14％，得到干粉状的生料。
[0030] 3)将上述粉磨后的生料导入选粉机选料，选料后得到的生料导入生料均化库暂存。
[0031] 4)将上述选好均化后的生料喂入预热器进行预热，预热器采用五级预热，预热器一级筒出口负压控制在-6800Pa，预热后导入分解炉、同时导入煤粉，控制分解炉温度为870 ℃。
[0032] 5)将经过预热、分解并加入煤粉的生料导入回转窑再加入煤粉，进行高温煅烧，煅烧温度为1450℃，窑速为3.5r/min，煅烧时间20min，合理调整窑尾三次风阀开度，回转窑窑尾的三次风温在800℃以上，使回转窑内窑皮稳定在18～19m长，200mm厚，最后经篦冷机冷却得到水泥熟料。
[0033] 水泥熟料质量控制指标：熟料MgO≤5.0％，熟料f-CaO含量≤1.5％，熟料碱含量≤ 0.8％。
[0034] 水泥熟料率值为：KH：0.89±0.02，SM：3.1±0.1，AM：1.6±0.1，
[0035] 其中实施例1中原料硅砂、砂岩和的建筑废石化学成分分析见表1-1：
[0036] 表1-1
[0037]原料 水分 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO ∑ K2O Na2O R2O
硅砂％ 7.08 1.61 89.10 3.58 2.96 0.25 0.67 98.17 1.02 0.72 1.39 砂岩％ 1.04 0.63 91.67 2.53 0.67 / 0.38 95.88 0.67 0.08 0.52 建筑废石％ 10.18 28.39 28.81 5.56 1.84 19.8 11.63 96.03 1.09 0.86 1.57 [0038] 通过上表分析可以看出，硅砂品位低于砂岩，MgO含量较砂岩高0.29％，碱含量高
0.87％，综合而言，硅砂品位稍低，有害成分偏高。
[0039] 实施例1中，硅砂掺入前后生料磨台效与回转窑台效(产量)见表1-2：
[0040] 表1-2
[0041] 生料磨细度80um(％) 生料磨台效(t/h) 窑台效(t/h)
硅砂掺入前 6.49 147.43 95.13
硅砂掺入后 5.88 154.48 96.57
[0042] 从表1-2中可以看出，掺入硅砂配料后，生料磨细度降低，改善了生料磨的易磨性和易烧性，
加速了固相反应的进行，熟料烧成能耗进一步下降，生料磨台效及窑台效均得到提高，大大节省了
能源，降低了生产成本。
[0043] 实施例1中，硅砂掺入前后水泥熟料化学分析及物理性能结果对比见表1-3：
[0044] 表1-3
[0045] 熟料MgO(％) 熟料碱含量(％) 熟料f-Cao(％) 熟料3天抗压强度(MPa) 硅砂掺入前 4.51 0.70 0.86 26.17
硅砂掺入后 4.83 0.78 1.26 28.52
[0046] 从表1-3中可以看出，掺入硅砂配料后，熟料烧成质量提高，熟料3天抗压强度增加了2.1MPa。熟料MgO含量、熟料f-CaO含量和熟料碱含量略有增加，均在质量内控范围内，对熟料质量影响不明显。
[0047] 综上，采用硅砂配料后，生料易磨性、易烧性及熟料性能均有明显改善，熟料产量和质量均有较大提高，熟料烧成热耗明显下降。
[0048] 实施例2：
[0049] 利用硅砂部分替代砂岩的水泥熟料的方法，具体步骤如下：
[0050] 1)将生产原料石灰石、氧化铝赤泥、硅砂、砂岩、建筑废石分别均化并储存于均化库内。
[0051] 2)将石灰石89.80％，氧化铝赤泥2.7％，硅砂+砂岩+建筑废石7.5％，硅砂：砂岩：建筑废石的质量配比为1：3：1，按重量份比例调配后喂入粉磨系统进行粉磨，控制粉磨后的生料水分含量≤1％，80μm生料筛余物≤14％，得到干粉状的生料。
[0052] 3)将上述粉磨后的生料导入选粉机选料，选料后得到的生料导入生料均化库暂存。
[0053] 4)将上述选好均化后的生料喂入预热器进行预热，预热器采用五级预热，预热器一级筒出口负压控制在-6800Pa，预热后导入分解炉、同时导入煤粉，控制分解炉温度为870 ℃。
[0054] 5)将经过预热、分解并加入煤粉的生料导入回转窑再加入煤粉，进行高温煅烧，煅烧温度为1450℃，窑速为3.5r/min，煅烧时间20min，合理调整窑尾三次风阀开度，回转窑窑尾的三次风温在800℃以上，使回转窑内窑皮稳定在18～19m长，200mm厚，最后经篦冷机冷却得到水泥熟料。
[0055] 水泥熟料质量控制指标：熟料MgO≤5.0％，熟料f-CaO含量≤1.5％，熟料碱含量≤ 0.8％。
[0056] 水泥熟料率值为：KH：0.89±0.02，SM：3.1±0.1，AM：1.6±0.1，
[0057] 实施例2中，硅砂掺入前后生料磨台效与回转窑台效(产量)见表2-1：
[0058] 表2-1
[0059] 生料磨细度80um(％) 生料磨台效(t/h) 窑台效(t/h)
硅砂掺入前 6.49 147.43 95.13
硅砂掺入后 6.18 157.67 99.46
[0060] 从表2-1中可以看出，掺入硅砂配料后，改善了生料磨的易磨性和易烧性，加速了固相反应的进行，熟料烧成能耗进一步下降，生料磨台效及窑台效均得到提高，大大节省了能源，降低了生产成本。
[0061] 实施例2中，硅砂掺入前后水泥熟料化学分析及物理性能结果对比见表2-2：
[0062] 表2-2
[0063] 熟料MgO(％) 熟料碱含量(％) 熟料f-Cao(％) 熟料3天抗压强度(MPa) 硅砂掺入前 4.51 0.70 0.86 26.17
硅砂掺入后 4.56 0.71 0.93 29.8
[0064] 从表2-2中可以看出，掺入硅砂配料后，熟料烧成质量提高，熟料3天抗压强度增加了3.63MPa。熟料MgO含量、熟料f-CaO含量和熟料碱含量略有增加，均在质量内控范围内，对熟料质量影响不明显。
[0065] 综上，采用硅砂配料后，生料易磨性、易烧性及熟料性能均有明显改善，熟料产量和质量均有较大提高，熟料烧成热耗明显下降。
[0066] 以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
