一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及硅酸盐水泥熟料生产技术领域，具体涉及一种利用煤矸石配料生产硅 酸盐水泥熟料的方法。
【背景技术】
[0002] 煤矸石是采煤过程中和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤 层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分与粘土相似，以二氧化硅、 氧化铝为主，另外含有少量的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、五氧化二磷、三氧化 硫和微量稀有元素。目前煤矸石是我国年排放量和累计存放量最大的工业废渣，煤矸石弃 置不用、占用大片土地，其含有的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。因此，研宄应 用煤矸石具有十分重要的社会意义，由于其具有与粘土及其相似的化学成分，而粘土是水 泥生产中硅铝质材料通常采用的原料，粘土的反应活化能较高使得水泥能耗过高，且粘土 开采破坏植被，毁坏田地，致使许多发达国家已禁止使用粘土烧制水泥。因此研宄用煤矸石 作为生产原料应用于硅酸盐水泥熟料的生产，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] 本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料的 方法，能够提高熟料质量，改善生料易烧性，提高回转窑的产量，降低熟料烧成热耗，改善水 泥熟料的性能。
[0004]一种硅酸盐水泥熟料，水泥熟料f-CaO控制为0. 5~1. 5 %，水泥熟料立升重控制 为1280~1350克/升，该水泥熟料的颗粒度为5~15mm，阿利特和贝利特矿物总和含量在 75%以上。
[0005] 所述的水泥熟料包括如下重量份的原料组成：石灰石83 %~86 %，铁矿石 1. 5%~2. 5%，煤矸石3%~5%，粘土 6%~8%，硅砂1 %~3%，控制各原料混合后SiO2 占总质量的10~15%,Al2O3占总质量的2. 5~3. 5%,Fe2O3占总质量的L2~2. 0%，CaO 占总质量的40~45%。
[0006] 进一步优选为水泥熟料包括如下重量份的原料组成：石灰石85%，铁矿石2%，煤 矸石4%，粘土 7%，硅砂2%，控制各原料混合后SiO2占总质量的11. 5~13%，Al203占总 质量的2. 7~3%，Fe2O3占总质量的1. 6~1. 9%，CaO占总质量的42. 5~44%。
[0007]煤矸石中，控制化学成分CaO:3 ~6. 5%，Si02:55 ~60%，A1 203:17 ~20%，Fe203: 4. 2 ~6. 5%，Mg0 :1 ~2%，S03:0. 5 ~1%;工业分析值为Aad:84 ~88%，Vad:3 ~5. 5%， Mad:0. 2 ~0? 35%，FCad:8 ~10%，Qnet. ad: 100 ~800kcal/kg〇
[0008] 本发明提供了一种利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料的方法，具体包括以下步 骤：通过破碎、预均化、配料、烘干、粉磨制备成干粉生料，然后将生料喂入新型干法预分解 窑进行预热、分解，最后经高温煅烧后冷却得到熟料，所述配料过程中将原有粘土的50~ 60wt%替换为煤矸石，具体为：
[0009] 1)将生产原料石灰石、粘土、铁矿石、硅砂、煤矸石分别破碎至< 50mm并储存于堆 棚内；
[0010] 2)以质量计，将石灰石、粘土、铁矿石、硅砂、煤矸石按比例混合均匀后喂入烘干兼 粉磨系统进行粉磨，控制粉磨成品水份含量<I. 5wt%，80微米筛的筛余物< 16wt%，得到 的为干粉状的生料；
[0011] 3)将均化后的生料喂入干法预分解窑进行预热、分解，然后在水泥回转窑中进行 高温煅烧，煅烧温度为1300~1450°C(进一步优选温度为1400°C)，煅烧8-10min(进一步 优选煅烧时间为9min)，得到物料液相量为25-28 %的部分熔融状的物料（进一步优选为控 制物料液相量为25-28% )，将熔融状的物料在篦冷机上用高压风机鼓风以50~70°C/min 的冷却速度冷却至60~100°C得到硅酸盐水泥熟料（进一步优选为在60°C/min的冷却速 度冷却至70°C)。
[0012] 步骤3)中，干法预分解窑规格为0 4. 8mX74m，在干法预分解窑内通过5级预热、 分解系统进行操作，同时控制物料入回转窑的分解率为90~95%。所述的5级预热、分解 系统为，控制水泥回转窑系统分解炉出口温度为860~870°C;水泥回转窑尾烟室温度为 950~1050°C;水泥回转窑内二次风温为1150~1200°C;水泥回转窑内三次风温为950~ 1000°C;篦冷机篦室推动次数为11~12rpm。
[0013] 上述步骤进一步解释为：控制水泥回转窑系统分解炉出口温度由原来的880~ 890°C降到860~870°C;窑尾烟室温度由1000~1100 °C降到950~1050°C;二次风温由 1100~1150°C提高到1150~1200°C;三次风温由880~950°C提高到950~1000°C;篦 冷机篦室一段推动次数由9~IOrpm提高到11~12rpm。控制物料在烧成带的煅烧时间 8~lOmin，物料液相量在25~28 %，保证熟料结粒大小均勾，晶体发育良好，进入篦冷机后 快速冷却。该工艺步骤中，前者的参数均为未添加煤矸石的工艺，例如：控制水泥回转窑系 统分解炉出口温度由原来的880~890°C降到860~870°C，即为：未添加煤矸石时，水泥回 转窑系统分解炉出口温度为880~890°C，经添加煤矸石的生料，在进入水泥回转炉时，水 泥回转窑系统分解炉出口温度为860~870°C，下同。
[0014] 本发明具有以下有益效果：
[0015] 1)利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料方案，由于煤矸石是含有硫、铝、铁等多种 微量元素的富氧矿物，这些矿物的晶相势皇较弱，在高速升温的过程中超过800°c时便能快 速放氧，放出来的氧正好起到水泥原料内部解聚出[SiO4F4反应活性体的作用，从而有效促 进熟料A矿烧成，同时煤矸石中的大量微量元素也有助于熟料液相提早出现，有效降低物 质的熔点，进一步促进熟料A矿生成；由于A矿数量增加，A矿边缘比以前清晰，A矿棱柱状 减少板状增加，A矿出现在空洞周围的现象减少，硅酸盐熟料的物理性能有明显改善，标准 稠度由原来的25%下降到23. 8%，胶砂流动度由原来的195mm上升到210mm。
[0016] 2)利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料方案，由于煤矸石的加入可采用高KH、高 SM配料、增加了熟料中硅酸盐矿物的含量，生产的硅酸盐熟料强度增幅显著，三天抗压提高 了 2~3MPa，28天抗压提高1~2MPa左右，水泥中混合材掺量提高了 3~4%。
[0017] 3)利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料方案，由于煤矸石中含有较低的发热量， 可有效促进熟料烧成煤耗的降低，加之煤矸石中含有的少量微量元素有效的降低了物料的 高温熔点和粘度，改善了生料的易烧性，加速了固相反应的进行，使得熟料烧成煤耗进一步 下降，水泥磨和回转窑的产量大幅提高，大大节省了能源，降低了生产成本，减少C02、N0x等 废气的排放。
[0018] 4)通过本发明提供的方法制备的硅酸盐熟料，由于其物理性能显著改善，使得水 泥磨产量有一定的提高；水泥的和易性、保水性、水泥与外加剂的相容性等都得到了提高。 用本方案生产的硅酸盐熟料的小磨粉磨时间减少了 3~5min，应用于?4. 2X13m的闭路水 泥磨，水泥磨产量可提高10~20t/h。用该熟料生产的水泥制备的砼，在保证其工作性能和 质量不变的情况下外加剂的用量可少用8~10%。
[0019] 5)利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料方案，不仅消耗了大量的固体废弃物煤矸 石，减少了对粘土资源的需求，保护了农用耕地；同时也增加了水泥中混合材的掺入量，消 耗了大量工业废弃渣如炉渣、粉煤灰等，减少废渣的堆放，有利于美化生态环境。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施 例表述的范围。
[0021] 实施例1 :
[0022] 利用煤矸石配料生产硅酸盐水泥熟料的方法，在甲企业新型干法预分解窑进行， 具体的操作步骤为：
[0023] 1)将水泥熟料生产原料石灰石、粘土、铁矿石、硅砂、煤矸石等破碎至一定粒径范 围并储存于堆棚内。
[0024] 2)将石灰石85%，铁矿石2%，煤矸石4%，粘土 7%，硅砂2%按质量分数的比例 混合均匀，其中控制石灰石中MgO含量彡2. 5wt%，煤矸石的发热量Qnet.ad< 800kcal/kg。
[0025] 3)将上述混合物料喂入带热风的立式风扫磨中进行粉磨，控制粉磨成品水份含量 <1.5被％，80以111筛筛余<16被％，得到的为干粉状的生料。
[0026] 4)将均化后的生料喂入新型干法预分解窑进行预热、分解，然后在水泥回转窑中 进行高温煅烧，煅烧温度为1400°C，得到熔融态物料并形成大小均齐、发育良好、富含阿利 特和贝利特