本發(fā)明屬于材料
技術領域:
,具體涉及一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料及其煅燒方法。
背景技術:
::作為建筑工業(yè)三大基礎材料之一的水泥,其產量也隨著建筑業(yè)的發(fā)展而不斷增長。水泥工業(yè)是資源和能源消耗型工業(yè),水泥是由水泥熟料加適量石膏,有時還加適量混合材料共同磨細制成的,水泥熟料生產的主要原燃料為石灰石、硅質原料(例如粘土)和煤,這些都是不可再生的天然礦物資源。資源和環(huán)境是人類發(fā)展的兩大主題,人類需降低資源消耗、保護環(huán)境、保護地球。建材行業(yè)作為國民經(jīng)濟重要基礎,卻是高能耗、高排放的行業(yè)。其中,水泥行業(yè)是資源消耗巨大、溫室氣體排放嚴重超標的大戶之一。因此找到新的材料、新的工藝來減少水泥工業(yè)對資源的消耗以及環(huán)境的污染勢在必行。稻殼是水稻加工成大米后剩下的主要副產品,稻殼約占稻谷籽粒重量的20%。每年我國稻谷產量在2億噸左右,產生稻殼的量約為4000萬噸。稻殼中含有的粗蛋白、粗脂肪等營養(yǎng)物質非常的少,既無法給動物提供能量也無法提供蛋白質,而且還含有大量的植物纖維,直接喂給動物,動物難以消化,從而造成腸胃不適,因此稻殼無法作為動物飼料主要的原料。在農村,稻殼的傳統(tǒng)處理方式是不分離稻殼和稻草,將混合物曬干放在爐膛中當做燃料進行燃燒用于燒水做飯或者燒炕,燒剩的灰燼則可以用作人畜糞便的吸附劑,最后還可以用作肥料返回田間,但是當?shù)練た偭枯^多時,這種做法就不再適用了。通常稻殼總量較多時會直接在田間掩埋或者焚燒,稻殼燃燒會產生CO2,且焚燒產生的稻殼灰會隨風揚起向周圍飄散,所以這種做法不但占用了土地資源而且還污染環(huán)境,造成環(huán)境壓力,目前,我國處理垃圾,每噸需要成本50~150元。隨著科學技術的進步,人們逐漸意識到稻殼的潛在價值,稻殼發(fā)電就是例子,2t的稻殼可產生相當于1t標準煤的熱量,2~3kg的稻殼可以發(fā)電1kW·h,但稻殼發(fā)電會產生粉煤灰,需要作二次處理。即使少量稻殼用作發(fā)電,稻殼的利用率仍然很低,還無法消除稻殼對環(huán)境所造成的巨大壓力。技術實現(xiàn)要素::針對現(xiàn)有技術存在的不足,本發(fā)明提供一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料及其煅燒方法。該發(fā)明利用稻殼作為生產硅酸鹽水泥熟料的原料之一,替代部分粘土質原料和部分煤,煅燒水泥熟料,不僅可以降低礦物資源的使用量,而且可以減少直接焚燒的稻殼量,從而節(jié)約資源、降低二氧化碳的排放,起到保護環(huán)境的作用。而且,稻殼用于水泥生產,不會像用于發(fā)電產生飛灰等二次廢棄物,而是直接成為水泥熟料,一次環(huán)保到位。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術方案:一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,包括原料和燃料,其中:原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石79.8~85.7份,砂巖1.9~3.1份,煤矸石4.7~3.9份,鐵礦尾礦5.3~5.5份,稻殼8.3~1.8份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤4.5~8.1份,稻殼9.0~1.8份。所述的一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石85.7份,砂巖3.1份,煤矸石3.9份,鐵礦尾礦5.5份,稻殼1.8份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤8.1份,稻殼1.8份。所述的一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石82.6份,砂巖2.6份,煤矸石4.3份,鐵礦尾礦5.4份,稻殼5.1份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤6.3份,稻殼5.4份。所述的一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石79.8份,砂巖1.9份,煤矸石4.7份,鐵礦尾礦5.3份,稻殼8.3份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤4.5份,稻殼9.0份。所述的以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,其煅燒方法包括以下步驟:(1)原料制備:按成分配比,取石灰石,砂巖,煤矸石和鐵礦尾礦,分別進行破碎、粉磨、均化后,混合均勻,形成原料粉;(2)預熱:將原料粉進行預熱,形成預熱后原料;其中,預熱溫度為150~700℃,預熱時間為1~3min;(3)分解:將預熱后原料進行分解,形成分解后原料;其中,分解溫度為820~900℃,分解時間為4~10s;(4)稻殼加入:按配比,向分解后原料中加入稻殼;(5)煤粉制備:按成分配比,取煤,將其粉磨后,進行均化處理,形成煤粉;(6)熟料煅燒:將煤粉加入分解后原料中,進行煅燒,生成煅燒熟料;其中,煅燒溫度為1350~1450℃,煅燒時間為8~15min;(7)熟料冷卻:煅燒熟料經(jīng)冷卻形成以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料。所述的步驟(1)中,石灰石,砂巖,煤矸石和鐵礦尾礦經(jīng)粉磨后過0.08mm方孔篩篩余7~9%,過0.02mm篩篩余≤1.0%。將水泥熟料與3%以下的石膏,配料混合后,經(jīng)過粉磨得到水泥。所述的以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料的煅燒方法,采用的設備為干法水泥窯。所述的干法水泥窯中包括分解爐。所述的步驟(4)中,稻殼為原料稻殼和燃料稻殼,稻殼加入方式為:由鼓風機,通過分解爐口吹入。所述的步驟(4)中,稻殼為遼寧省產的水稻稻殼,稻殼低位熱值10850kJ/kg,稻殼灰分80%。所述的步驟(5)中,煤為煙煤,煤低位熱值21700kJ/kg,煤灰分19%,煤經(jīng)粉磨后過0.08mm方篩篩余≤12%。所述的步驟(7)中,以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料的率值為:KH=0.89~0.91SM=2.69~2.71IM=1.49~1.51本發(fā)明所述的以稻殼為原燃料煅燒的水泥的煅燒方法,采用現(xiàn)有水泥廠的生產工藝和設備,將各組分按質量配比,按現(xiàn)有工藝流程喂料,與現(xiàn)有工藝的不同之處在于:稻殼在分解爐口加入,即可煅燒出符合國家標準的水泥熟料,再加入石膏則可生產出水泥。本發(fā)明的有益效果:(1)本發(fā)明利用稻殼作為生產硅酸鹽水泥熟料的一種原燃料,替代部分粘土質原料和部分煤煅燒水泥熟料,不僅可以降低礦物資源的使用量,而且可以減少直接焚燒的稻殼量,從而節(jié)約資源、降低CO2的排放,起到保護環(huán)境的作用。(2)稻殼用于水泥生產,不同于用于發(fā)電產生飛灰等二次廢棄物,而是直接成為水泥熟料,一次環(huán)保到位。(3)稻殼是農業(yè)廢棄物,其成本主要是運輸成本。稻殼作為燃料無需均化、不需粉磨,可直接喂料。將稻殼作為原燃料用于水泥熟料生產,具有顯著的社會經(jīng)濟效益。(4)煅燒過程中,加入既作為原料也作為燃料的稻殼,進行水泥熟料煅燒,稻殼作為原燃料無需經(jīng)過常規(guī)原料或燃料的破碎、粉磨、均化以及預熱分解的過程就能達到生產要求,簡化流程,節(jié)約成本。附圖說明:圖1為本發(fā)明以稻殼為原燃料煅燒水泥熟料的煅燒方法工藝流程圖。具體實施方式:下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。以下實施例1~3采用的石灰石、砂巖、煤矸石、鐵礦尾礦的化學成分如表1所示;煤為煙煤,煤低位熱值21700kJ/kg,煤灰分19%;稻殼為遼寧省產的水稻稻殼,稻殼低位熱值10850kJ/kg,稻殼灰分80%,稻殼成分如表2所示;實施例1~3采用的設備為干法水泥窯,干法水泥窯中包括分解爐;實施例1~3的以稻殼為原燃料煅燒水泥熟料的煅燒方法工藝流程圖,如圖1所示。實施例1一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,包括原料和燃料,其中:原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石85.7份,砂巖3.1份,煤矸石3.9份,鐵礦尾礦5.5份,稻殼1.8份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤8.1份,稻殼1.8份。該以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料的煅燒方法包括以下步驟:(1)原料制備:按成分配比,取石灰石,砂巖,煤矸石和鐵礦尾礦,分別進行破碎、粉磨后過0.08mm方孔篩篩余8%,過0.02mm篩篩余≤1.0%,之后進行均化處理,并混合均勻,形成原料粉;(2)預熱:將原料粉進行預熱,預熱溫度為500℃,預熱時間為2min,形成預熱后原料;(3)分解:將預熱后原料進行分解,分解溫度為850℃,分解時間為7s,形成分解后原料;(4)煤粉制備:按成分配比,取煤,將其粉磨至過0.08mm方篩篩余≤12%,之后進行均化處理,形成煤粉;(5)稻殼加入:按配比,由鼓風機,通過干法水泥窯的分解爐口向分解后原料中吹入原料稻殼和燃料稻殼;(6)熟料煅燒:將煤粉加入分解后原料中,進行煅燒,煅燒溫度為1400℃,煅燒時間為12min,生成煅燒熟料;(7)熟料冷卻:煅燒熟料經(jīng)冷卻形成以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,水泥熟料的率值為:KH=0.89,SM=2.7,IM=1.49。本實施例煅燒的水泥熟料性能測試結果如表3所示。實施例2一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,包括原料和燃料,其中:原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石82.6份,砂巖2.6份,煤矸石4.3份,鐵礦尾礦5.4份,稻殼5.1份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤6.3份,稻殼5.4份。該以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料的煅燒方法包括以下步驟:(1)原料制備:按成分配比,取石灰石,砂巖,煤矸石和鐵礦尾礦,分別進行破碎、粉磨后過0.08mm方孔篩篩余7%,過0.02mm篩篩余≤1.0%,之后進行均化處理,并混合均勻,形成原料粉;(2)預熱:將原料粉進行預熱,預熱溫度為150℃,預熱時間為3min,形成預熱后原料;(3)分解:將預熱后原料進行分解,分解溫度為820℃,分解時間為10s,形成分解后原料;(4)煤粉制備:按成分配比,取煤,將其粉磨至過0.08mm方篩篩余≤12%,之后進行均化處理,形成煤粉;(5)稻殼加入:按配比,由鼓風機,通過干法水泥窯的分解爐口向分解后原料中吹入原料稻殼和燃料稻殼;(6)熟料煅燒:將煤粉加入分解后原料中,進行煅燒,煅燒溫度為1350℃,煅燒時間為15min,生成煅燒熟料;(7)熟料冷卻:煅燒熟料經(jīng)冷卻形成以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,水泥熟料的率值為:KH=0.9,SM=2.69,IM=1.51。本實施例煅燒的水泥熟料性能測試結果如表4所示。實施例3一種以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,包括原料和燃料,其中:原料包括的組分及其質量份數(shù)為:石灰石79.8份,砂巖1.9份,煤矸石4.7份,鐵礦尾礦5.3份,稻殼8.3份;燃料包括的組分及其質量份數(shù)為:煤4.5份,稻殼9.0份。該以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料的煅燒方法包括以下步驟:(1)原料制備:按成分配比,取石灰石,砂巖,煤矸石和鐵礦尾礦,分別進行破碎、粉磨后過0.08mm方孔篩篩余9%,過0.02mm篩篩余≤1.0%,之后進行均化處理,并混合均勻,形成原料粉;(2)預熱:將原料粉進行預熱,預熱溫度為700℃,預熱時間為1min,形成預熱后原料;(3)分解:將預熱后原料進行分解,分解溫度為900℃,分解時間為4s,形成分解后原料;(4)煤粉制備:按成分配比,取煤,將其粉磨至過0.08mm方篩篩余≤12%,之后進行均化處理,形成煤粉;(5)稻殼加入:按配比,由鼓風機,通過干法水泥窯的分解爐口向分解后原料中吹入原料稻殼和燃料稻殼;(6)熟料煅燒:將煤粉加入分解后原料中,進行煅燒,煅燒溫度為1450℃,煅燒時間為8min,生成煅燒熟料;(7)熟料冷卻:煅燒熟料經(jīng)冷卻形成以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料,水泥熟料的率值為:KH=0.91,SM=2.71,IM=1.5。本實施例煅燒的水泥熟料性能測試結果如表5所示。表1石灰石、砂巖、煤矸石、鐵礦尾礦的化學成分項目燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-其他石灰石39.365.631.890.9547.362.510.500.070.2000.0031.527砂巖1.1890.003.561.651.600.780.420.360.3500.0020.098煤矸石24.0341.2521.528.101.161.070.630.390.2000.0061.644鐵礦尾礦3.5766.364.3613.325.834.420.780.600.1500.0150.595表2稻殼成分表(重量%)燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他80.216.50.40.10.22.6表3實施例1以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料性能測試結果表4實施例2以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料性能測試結果表5實施例3以稻殼為原燃料煅燒的水泥熟料性能測試結果注:表3、表4及表5中:1.國家標準為:《中華人民共和國國家標準GB/T21372-2008硅酸鹽水泥熟料》;2.C3S為硅酸三鈣,C2S為硅酸二鈣。當前第1頁1 2 3