一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝的制作方法
【專利摘要】一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，是由：破碎系統(tǒng)，原料磨，旋風筒分離器，輸送裝置，提升機，黑煤矸石粉庫，回轉窯，活化爐，物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)，高效分離器，預熱器，余熱鍋爐，收塵系統(tǒng)，氣力輸送泵，成品庫構成；利用目前我國大型硅酸鹽水泥熟料生產線協(xié)同對煤矸石進行性能活化，通過優(yōu)化和控制活化過程中的各項工藝參數(shù)，最大限度提高黑煤矸石的活性，為水泥和混凝土生產提供高品質的混合材料，又充分利用黑煤矸石燃燒熱來提高熟料的發(fā)電量，真正做到物盡其用。
【專利說明】—種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及煤矸石活化【技術領域】，尤其是一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝。
[0003]
【背景技術】
[0004]煤炭是我國最主要的能源，其資源非常豐富，2008年產量已超過27.16億噸，煤矸石是一種在煤礦開采過程中所產生的固體廢棄物，隨著煤炭生產的不斷擴展，煤矸石的產生量與日俱增，煤矸石產生量按原煤產量的15%計，每年煤矸石至少增加1.8億噸，歷年積存下來的煤矸石已超過27億噸，占地30萬畝以上，而且數(shù)量仍在繼續(xù)增加。大量的煤矸石已嚴重地污染了環(huán)境，并侵占了大量的土地和農田，破壞了土地資源.如不對其有效利用，將嚴重影響我國煤炭工業(yè)的正常發(fā)展，影響周圍環(huán)境質量。煤矸石雖是一種固體廢棄物，但只要對其進行合理使用也是一種資源，可以制作建筑材料和低熱值燃料用。
[0005]我國是全世界水泥生產第一大國，在水泥的生產過程中消耗了大量的能源和資源，同時也消耗了大量不可再生的天然礦物資源，如石灰石、粘土、煤等，如何拓寬混合材料的使用范圍，增加水泥中混合材料的摻加量，減少熟料的用量，從而節(jié)約資源和能源的消耗，減輕對生態(tài)環(huán)境的污染具有重要意義。
[0006]煤矸石在水泥的生產利用中，通常采用“雙摻新技術”，即在生料和水泥中均摻加煤矸石，對于未燃煤矸石，在生料中的配比通常為3~7%，摻加量過高時，易造成熟料質量的下降和預分解系統(tǒng)結皮堵塞；在水泥中作為混合材料而摻加的煤矸石，通常是經過自然燃燒，或其他方式煅燒過且燒失量合格的，由于自燃煤矸石活性較低，要提高其在水泥中的摻量十分困難(一般摻加量12~15%)，要提高煤矸石在水泥中的摻加量，就必須提高煤矸石的活性。 [0007]目前，我國水泥行業(yè)市場競爭日益激烈，多數(shù)水泥企業(yè)處于微利甚至虧損狀態(tài)，新型煤矸石活化系統(tǒng)中所運用的技術是通過對煤炭行業(yè)廢棄物一黑煤矸石或煤泥的焙燒活化，煤泥的主要成份為黑煤矸石，既能為水泥生產提供大量優(yōu)質高活性水泥混合材料，又能充分利用黑煤矸石含有的熱量用于余熱發(fā)電，可以為水泥企業(yè)產生可觀的經濟效益，也為煤炭生產過程中產生的廢棄物的資源化利用做出貢獻。
[0008]水泥行業(yè)是大量消耗原材料和能源的工業(yè)部門，根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，現(xiàn)階段水泥工業(yè)的發(fā)展目標是實現(xiàn)綠色化和高性能化，重點是節(jié)約資源和能源，重要措施之一就是大量利用工業(yè)廢渣用于水泥生產。煤矸石是目前排放量最大、利用率最低的工業(yè)廢渣，造成利用率不高的主要原因是自然煤矸石的火山灰活性太低，因此，要提高黑煤矸石利用率，最重要的措施就是提高其火山灰活性。
[0009]申請?zhí)枮?00820209744.4的專利文件公布了一種煤矸石活化窯爐，體積龐大，爐體及附屬建筑建造復雜，成本高，煤矸石燃燒時產生的煙塵污染嚴重，煤矸石燃燒溫度不可控制，影響煤矸石材料活性。
[0010]現(xiàn)發(fā)明出一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，利用目前我國大型硅酸鹽水泥熟料生產線協(xié)同對黑煤矸石進行性能活化，通過優(yōu)化和控制活化過程中的各項工藝參數(shù)，最大限度提高黑煤矸石的活性，為水泥和混凝土生產提供高品質的混合材料。
[0011]

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，利用目前我國大型硅酸鹽水泥熟料生產線協(xié)同對煤矸石進行性能活化，通過優(yōu)化和控制活化過程中的各項工藝參數(shù)，最大限度提高黑煤矸石的活性，為水泥和混凝土生產提供聞品質的混合材料。
[0013]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案:一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，是由:破碎系統(tǒng)，原料磨，旋風筒分離器，輸送裝置，提升機，黑煤矸石粉庫，回轉窯，活化爐，物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)，高效分離器，預熱器，余熱鍋爐，收塵系統(tǒng)，氣力輸送泵，成品庫構成；其特征在于:黑煤矸石在破碎系統(tǒng)內破碎后，喂入原料磨內進行粉磨，經旋風筒分離器料氣分離后進入黑煤矸石粉庫儲存，黑煤矸石粉喂入活化爐進行煅燒活化，黑煤矸石粉活化后成為活化煤矸石粉，進入高效分離器內料氣分離，分離出的熱煙氣用于余熱發(fā)電，活化煤矸石粉在物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)內冷卻，將成品輸送至成品庫儲存。
[0014]黑煤矸石在破碎系統(tǒng)內被破碎成微小顆粒狀，喂入原料磨，在原料磨內被粉磨成細度為0.08mm方孔篩篩余不大于8%的黑煤矸石細粉，磨細的黑煤矸石粉與來自余熱鍋爐的氣流混合經原料磨的出口進入旋風筒分離器，分離出的煙氣進入收塵系統(tǒng)處理后排放，分離出的黑煤矸石粉經輸送裝置和提升機喂入黑煤矸石粉庫內儲存。
[0015]黑煤矸石粉庫內的黑煤矸石粉經計量裝置計量后，由輸送裝置和提升機連續(xù)喂入活化爐；從回轉窯窯尾的煙室引出5-10%溫度為1050-1200°C的窯尾廢氣進入活化爐；空氣進入物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)內被預熱到450-550°C后，進入活化爐；在活化爐內，黑煤矸石粉與從下而上的1050-1200°C窯尾廢氣、450-550°C的高溫熱氣體進行熱交換，使黑煤矸石粉被快速加熱，通過調節(jié)空氣量和喂料量，將黑煤矸石粉的溫度控制在850°C，黑煤矸石粉快速分解脫碳、脫水后生成無定形的A1203、SiO2,同時進行一系列物理化學過程而被活化，黑煤矸石粉經活化后成為活化煤矸石粉，粒度小于45um。
[0016]活化后的活化煤矸石粉隨同氣流進入高效分離器進行料氣分離，分離效率為92-97%，分離出的煙氣溫度為750-900°C，與來自預熱器的溫度為300_350°C的廢氣混合進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的蒸汽用于余熱發(fā)電，出余熱鍋爐的一部分煙氣進入收塵系統(tǒng)，經收塵系統(tǒng)處理后排出，另一部分煙氣經管道輸送到原料磨，余熱鍋爐與廢氣分離后剩余的物料回收。
[0017]高效分離器分離出的活化煤矸石粉進入物料冷料及空氣預熱系統(tǒng)，高溫的活化煤矸石粉使空氣被迅速加熱至450-550°C，活化煤矸石粉被快速降溫冷卻至100-120°C，高溫熱空氣進入活化爐，冷卻的活化煤矸石粉經氣力輸送泵送入成品庫，并進一步被冷卻到60-80 °C后儲存，用于水泥或混凝土生產。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:利用水泥熟料生產線現(xiàn)有的石灰石破碎系統(tǒng)和生料制備系統(tǒng)，分別對黑煤矸石進行破碎、粉磨，粉磨后黑煤矸石粉細度達到0.08mm方孔篩余不大于8%，設置一圓庫，用于儲存黑煤矸石粉。
[0019]制定黑煤矸石活化的最佳熱工制度，黑煤矸石活化的最佳熱工制度是在850°C左右快燒急冷，在保證脫水完全的前提下，升溫梯度越高，保溫時間越短，冷卻速度越快，活化煤矸石粉的火山灰活性越高；這就要求:來自窯尾的熱風控制在5 %~8 %，一般不超過10% ;來自物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)的預熱空氣為450-550°C，提供黑煤矸石脫碳所需的氧氣；來自窯尾熱風的溫度為1050~1200°C，兩者按比例混合后溫度約700°C，可保證黑煤矸石中所含的碳燃燒并燃燒完全；黑煤矸石中的碳燃燒會使活化爐內的溫度升高并保持在8500C，過高的溫度將降低Al203、Si02的活性。黑煤矸石粉活化后具有比表面積大、缺陷多、活性高的特點。急冷后的活化煤矸石粉通過氣力輸送裝置送入活化煤矸石粉成品庫?；罨喉肥圩鳛楦呋钚曰旌喜氖褂?，與出水泥磨水泥按比例搭配、均化后即為成品水泥；或者用于混凝土生產。
[0020]窯灰的摻入，具有堿性激發(fā)劑的作用，在一定程度上提高了活化煤矸石粉的活性，并存在一個最佳值；本發(fā)明對于緩解預分解系統(tǒng)的結皮堵塞非常有效，有利于生產低堿熟料；窯灰活化煤矸石粉的性能與?；郀t礦渣粉相近，比自然的煤矸石活性明顯提高，是一種性能良好的活性混合材料，在復合水泥中摻加量可高達35~50%。
[0021]本發(fā)明生產的活化煤矸石粉，其粒度< 45um，無需粉磨，與出磨水泥按比例搭配、均化后即為成品水泥，節(jié)電效果顯著；由于出高效分離器的熱風溫度較高(800°C以上)，與出預熱器的廢氣(約310°C )混合后溫度為365°C，相當于溫度提高了 55°C，大幅度提高了余熱的利用效率，I噸熟料可新增發(fā)電量IOKW *h ;利用窯尾少量余熱及窯灰對黑煤矸石進行脫水、活化，既最大限度提高黑煤矸石活化后的活性，又充分利用黑煤矸石燃燒熱來提高熟料的發(fā)電量，真正做到物盡其用。
[0022]本發(fā)明對熟料生產是有益的，可以有效降低熟料生產系統(tǒng)內硫堿等有害物質的循環(huán)量，對生產低堿熟料、減少預熱器系統(tǒng)內結皮堵塞效果明顯。熟料燒成熱耗會有少許增加，系統(tǒng)的排風量也會有些增加，但是增加的熱耗最終全部用于發(fā)電量增加；整個系統(tǒng)的經濟效益非常顯著；前期煅燒活化煤矸石粉生產水泥試驗結果表明，當水泥和活化煤矸石粉比表面積在365m2以上，28天抗壓強度比達到85—95%，活性表現(xiàn)優(yōu)良；以5500噸熟料線為例，每年可協(xié)同生產18-20萬噸優(yōu)質高活性活化煤矸石粉，相當于每年有效消耗22-25萬噸黑煤矸石，新增發(fā)電能力2200KW。
[0023]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是，總裝結構示意圖；
圖2是，工藝流程圖；
圖1中:破碎系統(tǒng)1，原料磨2，旋風筒分離器3，輸送裝置4，提升機5，黑煤矸石粉庫6，回轉窯7，活化爐8，物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)9，高效分離器10，預熱器11，余熱鍋爐12，收塵系統(tǒng)13,氣力輸送泵14,成品庫15。
[0025]【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
實施例1
黑煤矸石在破碎系統(tǒng)I內破碎后，喂入原料磨2內進行粉磨，經旋風筒分離器3料氣分離后進入黑煤矸石粉庫6儲存，黑煤矸石粉喂入活化爐8進行煅燒活化，黑煤矸石粉活化后成為活化煤矸石粉，進入高效分離器10內料氣分離，分離出的熱煙氣用于余熱發(fā)電，活化煤矸石粉在物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)9內冷卻，將成品輸送至成品庫15儲存。
[0027]實施例2
黑煤矸石在破碎系統(tǒng)I內被破碎成微小顆粒狀，喂入原料磨2，在原料磨2內被粉磨成細度為0.08_方孔篩篩余不大于8%的黑煤矸石細粉，磨細的黑煤矸石粉與來自余熱鍋爐12的氣流混合經原料磨2的出口進入旋風筒分離器3，分離出的煙氣進入收塵系統(tǒng)13處理后排放，分離出的黑煤矸石粉經輸送裝置4和提升機5喂入黑煤矸石粉庫6內儲存。
[0028]實施例3
黑煤矸石粉庫6內的黑煤矸石粉經計量裝置計量后，由輸送裝置4和提升機5連續(xù)喂入活化爐8 ;從回轉窯7窯尾的煙室引出5-10%溫度為1050-1200°C的窯尾廢氣進入活化爐8 ;空氣進入物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)9內被預熱到450-550°C后，進入活化爐8 ;在活化爐8內，黑煤矸石粉與從下而上的1050-1200°C窯尾廢氣、450-550°C的高溫熱氣體進行熱交換，使黑煤矸石粉被快速加熱，通過調節(jié)空氣量和喂料量，將黑煤矸石粉的溫度控制在8500C，黑煤矸石粉快速分解脫碳、脫水后生成無定形的A1203、SiO2,同時進行一系列物理化學過程而被活化，黑煤矸石粉經活化后成為活化煤矸石粉，粒度小于45um。
`[0029]實施例4
活化后的活化煤矸石粉隨同氣流進入高效分離器10進行料氣分離，分離效率為92-97%，分離出的煙氣溫度為750-900°C，與來自預熱器11的溫度為300_350°C的廢氣混合進入余熱鍋爐12，余熱鍋爐12產生的蒸汽用于余熱發(fā)電，出余熱鍋爐12的一部分煙氣進入收塵系統(tǒng)13，經收塵系統(tǒng)13處理后排出，另一部分煙氣經管道輸送到原料磨2，余熱鍋爐12與廢氣分離后剩余的物料回收。
[0030]實施例5
高效分離器10分離出的活化煤矸石粉進入物料冷料及空氣預熱系統(tǒng)9，高溫的活化煤矸石粉使空氣被迅速加熱至450-550°C，活化煤矸石粉被快速降溫冷卻至100-120°C，高溫熱空氣進入活化爐8，冷卻的活化煤矸石粉經氣力輸送泵14送入成品庫15，并進一步被冷卻到60-80°C后儲存，用于水泥或混凝土生產。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的方案之內，所作的任何修改、等同替換、改進，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，是由:破碎系統(tǒng)(1)，原料磨(2)，旋風筒分離器(3)，輸送裝置(4)，提升機(5)，黑煤矸石粉庫(6)，回轉窯(7)，活化爐(8)，物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)(9)，高效分離器(10)，預熱器(11)，余熱鍋爐(12)，收塵系統(tǒng)(13)，氣力輸送泵(14),成品庫(15)構成；其特征在于:黑煤砰石在破碎系統(tǒng)(I)內破碎后，喂入原料磨(2)內進行粉磨，經旋風筒分離器(3)料氣分離后進入黑煤矸石粉庫(6)儲存，黑煤矸石粉喂入活化爐(8)進行煅燒活化，黑煤矸石粉活化后成為活化煤矸石粉，進入高效分離器(10)內料氣分離，分離出的熱煙氣用于余熱發(fā)電，活化煤矸石粉在物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)(9)內冷卻，將成品輸送至成品庫(15)儲存。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，其特征在于:黑煤矸石在破碎系統(tǒng)(I)內被破碎成微小顆粒狀，喂入原料磨(2)，在原料磨(2)內被粉磨成細度為0.08mm方孔篩篩余不大于8 %的黑煤矸石細粉，磨細的黑煤矸石粉與來自余熱鍋爐(12)的氣流混合經原料磨(2)的出口進入旋風筒分離器(3)，分離出的煙氣進入收塵系統(tǒng)(13)處理后排放，分離出的黑煤矸石粉經輸送裝置(4)和提升機(5)喂入黑煤矸石粉庫(6)內儲存。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，其特征在于:黑煤矸石粉庫(6)內的黑煤矸石粉經計量裝置計量后，由輸送裝置(4)和提升機(5)連續(xù)喂入活化爐(8);從回轉窯(7)窯尾的煙室引出5-10%溫度為1050-1200°C的窯尾廢氣進入活化爐(8);空氣進入物料冷卻及空氣預熱系統(tǒng)(9)內被預熱到450-550°C后，進入活化爐(8);在活化爐(8)內，黑煤矸石粉與從下而上的1050-1200°C窯尾廢氣、450-550°C的高溫熱氣體進行熱交換，使黑煤矸石粉被快速加熱，通過調節(jié)空氣量和喂料量，將黑煤矸石粉的溫度控制在850°C，黑煤矸石粉快速分解脫碳、脫水后生成無定形的A1203、SiO2,同時進行一系列物理化學過程而被活化，黑煤矸石粉經活化后成為活化煤矸石粉，粒度小于45um。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，其特征在于:活化后的活化煤矸石粉隨同氣流進入高效分離器(10)進行料氣分離，分離效率為92-97%，分離出的煙氣溫度為750-900°C，與來自預熱器(11)的溫度為300-350°C的廢氣混合進入余熱鍋爐(12)，余熱鍋爐(12)產生的蒸汽用于余熱發(fā)電，出余熱鍋爐(12)的一部分煙氣進入收塵系統(tǒng)(13)，經收塵系統(tǒng)(13)處理后排出，另一部分煙氣經管道輸送到原料磨(2)，余熱鍋爐(12)與廢氣分離后剩余的物料回收。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種預分解窯協(xié)同煤矸石活化工藝，其特征在于:高效分離器(10)分離出的活化煤矸石粉進入物料冷料及空氣預熱系統(tǒng)(9)，高溫的活化煤矸石粉使空氣被迅速加熱至450-550°C，活化煤矸石粉被快速降溫冷卻至100-120°C，高溫熱空氣進入活化爐(8)，冷卻的活化煤矸石粉經氣力輸送泵(14)送入成品庫(15)，并進一步被冷卻到60-80°C后儲存，用于水泥或混凝土生產。
【文檔編號】C04B7/38GK103755171SQ201410012646
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權日:2014年1月10日
【發(fā)明者】趙迎朝, 王群紅, 陳輝, 張虎堂 申請人:洛陽水泥工程設計研究院有限公司