專利名稱：一種全電石渣代替石灰石配料在機(jī)立窯上煅燒的水泥熟料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其是一種全部用電石渣代替石灰石配料在機(jī)立窯上煅燒的優(yōu)質(zhì)水泥熟料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)水泥熟料鍛燒技術(shù)經(jīng)歷以下階段1949年解放后，我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展在南方多以發(fā)展?jié)穹ǜG水泥煅燒技術(shù)為主，北方干燥以發(fā)展干法旋窯生產(chǎn)技術(shù)為主。隨后，大量的立窯水泥廠建成，以普通立窯和機(jī)立窯為典范，隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)立窯成為水泥企業(yè)的水泥熟料煅燒的主要設(shè)備，普通立窯已經(jīng)被淘汰。
傳統(tǒng)水泥工業(yè)主要采用石灰石作為主要原料，利用分布廣泛的石灰石原料及粘土等校正原料，大量的開采石灰石礦造成資源浪費(fèi)大，成本高，環(huán)境破壞嚴(yán)重，有的地區(qū)已造成生態(tài)災(zāi)難。而鋼鐵廠、發(fā)電廠、化工廠排出的大量工業(yè)廢渣沒有得到充分的開發(fā)和利用，工業(yè)廢棄物也造成許多環(huán)境污染和破壞。
電石渣是電石(CaC2)與水(H2O)進(jìn)行水化反應(yīng)后的堿性殘留物，在化工生產(chǎn)過程中排出的廢渣，其主要成份為氫氧化鈣，其分子式是[Ca(OH)2]；在580℃時(shí)分解為CaO和H2O。由于Ca(OH)2因其富含氧化鈣，所以是很好的石灰石原料的替代品，但是，這種化工廠排出的大量電石渣沒有得到充分的開發(fā)和利用，多數(shù)情況只能采用堆積的辦法，既占用了土地，又造成了環(huán)境污染和破壞。
過去雖然也有一些水泥企業(yè)利用電石渣等工業(yè)廢料生產(chǎn)水泥熟料，但多為摻入量低(一般為15-60％)，能耗較高(熱耗1000KcaC/kg熟料以上)；如我國(guó)利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料最早的有吉林化工廠和天津化工廠，由于他們采用落后的濕法工藝，生料漿入窯水份大于65％，窯的產(chǎn)量低，熱耗高，效益差，使電石渣的利用并不充分；1989年吉林四平化工廠，1992年江蘇北方氯堿集團(tuán)有限公司建設(shè)了以電石渣為部份原料的立窯水泥熟料生產(chǎn)線，這些水泥企業(yè)對(duì)電石渣的利用均是作為輔料來進(jìn)行添加的，因此在本行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員一般都認(rèn)為電石渣只能部份摻入才能穩(wěn)定燒成工藝，而不能大規(guī)模的利用，如果摻入量超過一定比例，不僅配料困難，而且使成球和煅燒也發(fā)生困難，現(xiàn)有技術(shù)中沒有任何可以采用電石渣完全代替石灰石作為水泥生產(chǎn)的主要原料的教導(dǎo)，更沒有在機(jī)立窯上采用電石渣完全代替石灰石作為水泥生產(chǎn)的主要原料的教導(dǎo)。
最近研究表明，電石渣不能作為主要原料完全代替石灰石的根本原因，是由于沒有完全分析清楚電石渣所含成份對(duì)生產(chǎn)水泥的影響，如因電石渣中CaO含量較高，如果在機(jī)立窯生產(chǎn)中電石渣摻量過大，使生料中CaO含量過高，就會(huì)使成球需水量大增，成球質(zhì)量下降，且燒成的熟料游離氧化鈣偏高(f--CaO)，將嚴(yán)重影響水泥的安定性；其次，電石渣的含水量也是一個(gè)重要的原因，含水量過高，如果采用干法配料成球，將使能耗增加和生產(chǎn)成本提高。
因此，如何全部利用電石渣代替石灰石配料，在投資少，能耗低的機(jī)立窯上煅燒水泥熟料，成為了一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)而提供一種用電石渣完全代替石灰石為主要原料在機(jī)立窯煅燒優(yōu)質(zhì)水泥熟料的方法，使用該方法在機(jī)立窯上煅燒水泥熟料生產(chǎn)過程穩(wěn)定，投資更省、能耗更低、成本更低，而且所生產(chǎn)的水泥熟料品質(zhì)優(yōu)良。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種全電石渣代替石灰石配料在機(jī)立窯上煅燒的水泥熟料，按如下步驟進(jìn)行制備(A)按如下重量百分比的組成成份配制生料電石渣73-84％硅鋁質(zhì)原料7-15％鐵質(zhì)原料 0.5-5.5％無煙煤8-16％其中，所述的電石渣的氧化鈣含量為56-70％，水份含量為15～25％；所述的硅鋁質(zhì)原料是頁巖及其衍生礦物，其中SiO2含量在65％以上更佳；所述的鐵質(zhì)原料是硫酸渣或鐵礦石粉，其中Fe2O3含量在40％以上更佳；(B)將(A)中所述生料烘干至水份小于15％后，混合粉磨至0.080mm方孔篩篩余不超過18％的生料粉，該生料粉經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕氤汕虮P中成球，其中料球粒徑為Φ5-Φ15mm mm，然后將料球入窯煅燒，窯燒溫度控制在1400±50℃，在高溫區(qū)留時(shí)間為5～10分鐘，冷卻料球后既得水泥熟料。
其中，本水泥熟料煅燒過程具體如下由機(jī)立窯成球系統(tǒng)加水成球的生料粒(粒徑Φ5-Φ15mm)，被輸送入立窯頂部的撒料盤，分層均勻撒播在機(jī)立窯上部，在250℃-350℃上升熱氣流的作用下，料球物理水被蒸發(fā)。
隨著料層的加厚及料層的均勻向下的移動(dòng)，上面料球所受的熱氣流溫度越來越高；在350℃-650℃時(shí)Ca(OH)2分解成CaO和H2O。生成CaO少量與CO2結(jié)合成CaCO3，在900℃時(shí)再分解為CaO和CO2，當(dāng)料球向下移動(dòng)(隨著窯下面熟料的不斷卸出)至燒成帶時(shí)，溫度高達(dá)1350℃-1450℃，CaO與SiO2，，AL2O3和Fe2O3反應(yīng)，生成硅酸二鈣(C2S)，硅酸三鈣(C3S)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)等硅酸鹽礦物，生成的水泥熟料由窯底部送入的冷風(fēng)冷卻后經(jīng)卸料錐卸出送入熟料庫，以備磨制成不同品種的水泥。
本水泥熟料含有如下重量百分比的礦物成份
C3S 48～65C2S 15～25C3A 6.5～12.5C4AF8～16另外，該水泥熟料中含有以下重量百分比的化學(xué)成份LOSS 0.15～0.8CaO 59～69SiO218～26AL2O35～12Fe2O31.5～4.5SO30.5～2.5.
MgO 0.6～1..5本水泥熟料的力學(xué)性能如下表

從上表可以看出，本水泥熟料的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)符合國(guó)家GB/T17671-1999標(biāo)準(zhǔn)及GB/T13462001標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)其一，可以充分利用廢棄物電石渣、硫酸渣、電廠煤渣等均為工業(yè)廢渣作為生產(chǎn)水泥的原料，大幅度提高電石渣在制備水泥過程中的摻合量，改變了現(xiàn)有技術(shù)中電石渣只能作為輔料添加的狀況，不僅解決了代替石灰石資源問題，又為工業(yè)廢棄物的處理提供了理想的利用途徑，尤其是解決了電石法生產(chǎn)PVC產(chǎn)生的電石渣帶來的環(huán)境污染，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)綜合利用和可持續(xù)性發(fā)展，而且更能節(jié)約資源和能耗，減少污染物的排放，利于降低成本和環(huán)境保護(hù)，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；其二、利用電石渣為主要原料用機(jī)立窯煅燒水泥熟料，由于電石渣分解溫度比石灰石低400℃，分解熱耗低1000KJ/kg熟料，比使用石灰石大幅度降低了水泥熟料的燒成熱耗；其三、利用電石渣為主要原料在機(jī)立窯上煅燒水泥熟料，臺(tái)時(shí)總產(chǎn)量為50t/h，熟料3天抗壓強(qiáng)度為32Mpa，3天抗折強(qiáng)度為5.8Mpa，熟料28天抗壓強(qiáng)度62Mpa，28天抗折強(qiáng)度為9.5Mpa，而采用普通水泥配方煅燒水泥熟料，臺(tái)時(shí)總產(chǎn)量為43t/h，熟料3天抗壓強(qiáng)度為21Mpa，3天抗折強(qiáng)度為4.2Mpa，熟料28天抗壓強(qiáng)度為52Mpa，28天抗折強(qiáng)度為6.2Mpa，明顯本發(fā)明的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量更高，熟料質(zhì)量更好；其四，本發(fā)明適用于機(jī)立窯生產(chǎn)，采用本發(fā)明提供的配方制備水泥熟料可避免因氧化鈣含量過高導(dǎo)致的在煅燒過程中的不安定現(xiàn)象的發(fā)生，也充分解決了電石渣含水量大小對(duì)生產(chǎn)水泥熟料的影響，更易于推廣應(yīng)用。
其五，本發(fā)明適用于各種不同規(guī)格的機(jī)立窯干法配料及其煅燒工藝，解決了生料的均化，預(yù)加水成球及機(jī)立窯煅燒中的各種關(guān)鍵技術(shù)問題，不僅實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)，而且投資節(jié)省，易于擴(kuò)廣使用，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖
和并通過3個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不只限于這些例子以下硅鋁質(zhì)原料采用含SiO2達(dá)65％以上的頁巖及其衍生礦物；鐵質(zhì)原料采用含F(xiàn)e2O3在40％以上硫酸渣或鐵礦石粉；無煙煤燃燒后其灰分化學(xué)成份(重量％)如下

實(shí)施例1各原料的重量配比是電石渣73％，頁巖15％，鐵質(zhì)原料4％，無煙煤8％，將所述生料烘干至水份為14％后，混合粉磨至0.080mm方孔篩篩余不超過18％的生料粉，該生料粉經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕氤汕虮P中成球，其中料球粒徑為Φ5-Φ15mm，然后將料球入窯煅燒，窯燒溫度控制在1400±50℃，在高溫區(qū)停留時(shí)間為5～10分鐘，冷卻后即得水泥熟料。
用上述配方在機(jī)立窯上煅燒出的水泥熟料的物理力學(xué)性能見表一，其化學(xué)成份和礦物組成見表二表一機(jī)立窯熟料的力學(xué)性能

表二機(jī)立窯水泥熟料的化學(xué)成份和礦物組成

出窯熟料添加一定比例的石膏及礦渣等混合材料磨細(xì)至0.08mm方孔篩＜10％，即可生產(chǎn)出不同品種的合格水泥，其水泥的物理性能如表三表三機(jī)立窯水泥的力學(xué)性能(P.O32.5)

實(shí)施例2各原料的重量配比是電石渣84％，在，頁巖7％，鐵質(zhì)原料0.5％，無煙煤8.5％。按實(shí)施例1中的方法在機(jī)立窯上制備的水泥熟料，其力學(xué)性能見表四，其化學(xué)成份和礦物組成見表五
表四機(jī)立窯熟料的力學(xué)性能

表五機(jī)立窯熟料的化學(xué)成份和礦物組成

出窯熟料添加一定比例的石膏及礦渣等混合材料磨細(xì)至0.08mm方孔篩＜10％，即可生產(chǎn)出不同品種的合格水泥，其水泥的物理性能如表六表六機(jī)立窯水泥的力學(xué)性能(P.O32.5)

實(shí)施例3各原料的重量配比是電石渣75％，頁巖8％，鐵質(zhì)原料5％，無煙煤12％。按實(shí)施例1中的方法在機(jī)立窯制備的水泥熟料的力學(xué)性能見表七，其化學(xué)成份和礦物組成見表八
表七機(jī)立窯熟料的力學(xué)性能

表八機(jī)立窯熟料的化學(xué)成份和礦物組成

出窯熟料添加一定比例的石膏及礦渣等混合材料磨細(xì)至0.08mm方孔篩＜10％，即可生產(chǎn)出不同品種的合格水泥，其水泥的物理性能如表九表九機(jī)立窯水泥的力學(xué)性能(P.O32.5)

權(quán)利要求
1.一種全電石渣代替石灰石配料在機(jī)立窯上煅燒的水泥熟料，其特征在于包括如下重量百分比的礦物組成C3S 48～65C2S 15～25C3A 6.5～12.5C4AF 8～16
2.一種制備權(quán)利要求1所述水泥熟料的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行(A)按如下重量百分比的組成成份配制生料電石渣 73-84％硅鋁質(zhì)原料 7-15％鐵質(zhì)原料0.5-5.5％無煙煤 8-16％(B)將(A)中所述生料烘干至水份小于15％后，混合粉磨至0.080mm方孔篩篩余不超過18％的生料粉，該生料粉經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕氤汕虮P中成球，其中料球粒徑為Φ5-Φ15mm，然后將料球入窯煅燒，窯燒成溫度控制在1400±50℃，在高溫區(qū)滯留時(shí)間為5～10分鐘，冷卻后即得水泥熟料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥熟料的制備方法，其特征在于所述的電石渣的氧化鈣含量為56-70％，水份含量為15～25％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥熟料的制備方法，其特征在于所述的硅鋁質(zhì)原料是頁巖及其衍生礦物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥熟料的制備方法，其特征在于所述的鐵質(zhì)原料是硫酸渣或鐵礦石粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全電石渣代替石灰石配料，在現(xiàn)代機(jī)立窯上煅燒優(yōu)質(zhì)水泥熟料的生產(chǎn)工藝，其中生料配方為(重量％)電石渣73－84％，硅鋁質(zhì)校正原料7－15％，鐵質(zhì)原料0.5－5.5％，無煙煤8－16％，生產(chǎn)工藝是電石渣與校正原料烘干、粉磨及均化后進(jìn)入預(yù)加水成球系統(tǒng)，形成平均粒徑Φ5－Φ15mm的料球，并送往機(jī)械化立窯煅燒成優(yōu)質(zhì)水泥熟料，本發(fā)明可以充分利用電石渣作為生產(chǎn)水泥的主要原料，大幅度提高了電石渣在制備水泥過程中的摻合量，不僅解決了代替石灰石資源問題，也有利于降低生產(chǎn)成本和環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，該發(fā)明投資節(jié)省，工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施和推廣。
文檔編號(hào)C04B7/38GK1830866SQ20061002050
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者羅云, 明崇倫, 徐珊, 李明照, 蒲家齊, 黃曉東 申請(qǐng)人:宜賓天原股份有限公司, 四川省九龍水泥有限公司