白色硅酸盐水泥熟料（精选6篇）
白色硅酸盐水泥熟料 篇1
0 引言
白色硅酸盐水泥 (简称白水泥) 是装饰用的特种水泥。白水泥熟料的石灰饱和系数和通用硅酸盐水泥熟料相差不大, 但硅率较高 (一般在3.5~5.0) , 铝率很高。这种低铁、高硅、高饱和比的熟料, 要求煅烧温度达1 500℃以上, 为降低烧结温度, 在生料中必须加入少量矿化剂, 最常用的矿化剂是萤石, 其掺量控制在0.5%之内。白水泥熟料矿物组成范围为:C3S (55%~60%) , C2S (20%~30%) , C3A (12%~14%) , C4AF (<1%) 。
我公司总承包的阿尔博安庆白水泥有限公司年产40万吨熟料生产线于2009年11月28日投产, 生产的白水泥产品亨特白度达到88以上。该线所用生料SO3含量较高, 燃料石油焦全硫含量也较高, 在生产和调试过程中出现了分解炉和窑尾烟室结皮, 窑内结后圈、长长厚窑皮和结球, 窑尾预热器生料流动性变差等一系列问题。本文分析了白水泥熟料和结球料的矿物组成, 以期为白水泥的生产提供研究基础。
1 原燃料
安庆白水泥生产线所用主要原料为石灰石和叶腊石 (高铝、中铝、低铝三种叶腊石搭配使用) , 次要原料有钾长石和萤石。原料的化学成分分析见表1。根据该工厂生产工艺条件, 入窑生料率值控制指标为:LSF=94±2, SM=7.5±0.2。燃料采用灰分低、铁含量低的石油焦。表2给出了石油焦的工业分析和全硫分析结果, 石油焦灰分中的Fe2O3含量为14.29%。石油焦的硫含量较高, 因此在配料中加入钾长石来调节硫碱比, 期待煅烧过程挥发出来的硫与碱化合形成硫酸盐, 固化在熟料中, 不再参与循环, 减少硫的循环富集。当引入碱含量较高的中铝叶腊石以后, 如果硫碱比合适, 则不需要加入钾长石。萤石作为矿化剂, 一方面降低了烧成温度 (1 450℃左右) , 增加了液相量, 降低了液相黏度, 便于f Ca O的吸收, 促进C3S的生成, 另一方面有助于生成C11A7·Ca F2等早强矿物[1], 从而使白水泥具有早期强度增进较快的特征。白水泥粉磨时掺入白色石灰石 (白石) 作为混合材。
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图1为高铝和低铝叶腊石的X射线衍射图谱。高铝叶腊石中的硫主要以明矾石K (Al3 (SO4) 2 (OH) 6) 的形式存在, 而低铝叶腊石中的含硫矿物可能低于检测极限。高铝叶腊石的光电子能谱图 (图2) 也说明了硫主要以硫酸盐形式存在。硫酸盐形态的硫不会造成硫排放, 但会带来一系列的操作问题, 比如烧成设备结皮、结圈甚至堵塞, 使生产无法正常和连续进行。
2 熟料的化学成分和矿物组成
图3给出了生产出的白水泥熟料的XRD图谱, 从中可以发现较强的C3S、C2S及C3A的衍射峰, 没有检测到C4AF的衍射峰。另外发现了较弱的Ca (OH) 2的衍射峰, 这是因为游离态存在于试样中的Ca O活性较高, 在冷却过程中与空气中的水发生反应生成Ca (OH) 2[2]。
表3给出了生产出来的白水泥熟料的化学成分、率值以及白度结果。白水泥熟料的SO3含量较高, 有时甚至超过了3%, 这直接限制了水泥粉磨过程中石膏的掺量, 目前石膏配比只有1%左右。为了检验熟料中硫的存在形态, 采用了KOH-蔗糖 (KOSH) 萃取法和水杨酸-甲醇 (SAMX) 萃取法[3], 图4和图5给出了萃取后滤渣的XRD图谱。KOSH萃取后的滤渣里发现较强的C3S和C2S的衍射峰以及Mg O的衍射峰。SAMX萃取后的滤渣里发现较强的C3A和Ca (OH) 2的衍射峰, 也检测到了C4AF的衍射峰。另外, 也检测到了含硫物相, 如Ca SO4、K2SO4·2Ca SO4和C4A3S的衍射峰。可能是因为含量较低, 没有检测到C11A7·Ca F2的衍射峰。熟料的化学成分分析中显示存在一定量的f Ca O, 但是在KOSH萃取得到的滤渣中未检测到f Ca O, 这和在SAMX萃取得到的滤渣中检测到Ca (OH) 2衍射峰这个结果是一致的。
3 结球料的化学成分和矿物组成
表4给出了球外层和球内层物料的化学分析结果。与表3熟料的化学成分相比, 结球料中SO3含量高出一倍多, Al2O3、Fe2O3、K2O和Na2O含量也稍高。另外, 球内层物料的烧失量比球外层的要高。
图6给出了球外层和球内层物料的X射线衍射图谱。球内层主要矿物是B矿, A矿含量较少;球外层主要矿物是A矿和B矿。另外出现了较强的C4A3S和Ca SO4的衍射峰, 并没有检测到通用硅酸盐水泥生产过程中结球特征矿物硫硅钙石2C2S·Ca SO4和钙明矾石2Ca SO4·K2SO4。文献[4]报道了在硫铝酸盐水泥生产过程中, C4A3S较2C2S·Ca SO4更易生成, 而且前者稳定性要优于后者, 可能白水泥烧成过程中结球前后的环境和硫铝酸盐水泥接近。至于其对液相形成以及对结皮、结蛋等的影响, 还需要进行深层次的研究。
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4 结束语
原燃料引入系统的SO3会对白水泥烧成过程中液相形成温度、液相量、液相黏度和表面张力等产生影响。硫酸盐矿物的存在会降低液相共熔温度, 低温共熔体产生以后将黏附经过的物料, 两者在热工工况反复不断变化下相互作用, 产生结皮、结圈和结球。结球料SO3含量很高, Al2O3、Fe2O3、K2O和Na2O含量也稍高, 说明结球料中液相量大, 且液相黏度小, 势必造成大量物料黏结在一起, 逐渐形成结球料。要缓解SO3带来的操作问题, 在不改变白水泥熟料煅烧燃料的情况下, 要严格控制原料中的硫含量。
参考文献
[1]范金生.425R型白色硅酸盐水泥的研制[J].水泥, 1992 (12) :46-48.
[2]Pipilikali P, Katsioti M, Papageorgiou D.Use of tire derived fuel in clinker burning[J].Cement and Concrete Composites, 2005, 27:843-847.
[3]Taylor H F W.Cement chemistry[M].London:Academic Press Limited, 1990.
[4]Singh M, Kapur P C.Preparation of calcium sulphoaluminate cement using fertilizer plant wastes[J].Journal of Hazardous Materials, 2008, 157:106-113.
石墨尾矿配料烧制硅酸盐水泥熟料 篇2
我国石墨矿资源相当丰富, 保有储量的石墨矿产地分布于20个省 (区) , 居世界第1位。从地区分布来看, 主要分布在黑龙江、四川、山东和河南等省。随着石墨生产的不断发展, 石墨矿尾矿的产量也与日俱增, 不仅占用了大量的土地, 而且严重污染了环境, 因此如何综合利用石墨尾矿, 越来越受到人们的重视。
石墨尾矿品位通常较低, 长期以来未加以利用。研究分析表明, 石墨尾矿伴生矿物种类多数量大, 主要由石英、绢云母组成, 含少量方解石、角闪石和绿泥石, 成分主要为铝质原料, 完全可以用于硅酸盐水泥熟料的生产。其固定碳含量约9%~12%, 发热量在3 300k J/kg左右。用石墨尾矿生产熟料具有煤耗低, 生料易磨性、易烧性好的特点。更重要的是推广后减少了尾矿对农田的占用和对环境的污染, 具有巨大的社会效益和经济效益。
本文以石墨尾矿作为铝质原料配料进行硅酸盐水泥熟料的烧成试验, 探讨了石墨尾矿对水泥熟料煅烧的影响, 并进行了工业中试。
1 试验
1.1 原料
1.1.1 石墨尾矿
石墨尾矿的多元素化学分析结果见表1, 工业分析结果见表2。
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石墨尾矿X射线衍射图谱见图1。从图1可看出, 石墨尾矿中主要有绢云母、钾长石、石英矿物, 含少量的角闪石、绿泥石及方解石。
1.1.2 石灰石、铁质及硅质原料
试验用石灰石、硫酸渣、砂岩及铝矾土检测结果见表3。
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1.1.3 石墨尾矿、铝矾土的单物料粉磨特性对比
试验用石墨尾矿与生产用铝矾土粉磨特性对比结果见表4。
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从表4可以看出, 石墨尾矿的易磨性明显优于铝矾土, 从粉磨5min来看, 铝矾土0.08mm筛余量还很高, 为24.65%左右, 而此时石墨尾矿的0.08mm筛余量已为21.86%了;铝矾土的0.2mm筛余量为7.68%, 而石墨尾矿的0.2mm筛余量已经降为6.42%。可以看出, 如果单独粉磨, 石墨尾矿要比铝矾土粉磨时间缩短5~10min左右, 就能达到水泥生产对粒度的要求。因此在利用石墨尾矿代替铝矾土配料时, 必须考虑这一特点, 合理调整磨机的工艺操作参数, 提高研磨效率, 降低电耗。
1.2 水泥熟料的制备
1.2.1 熟料的组成设计
按常规方案设计熟料组成, 取三个率值为:KH=0.91, SM=2.6, IM=1.5。
1.2.2 生料的制备
根据石墨尾矿的特点, 设计采用全取代铝质原料方案, 配料方案及生料的化学组成见表5和表6。
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将不同的原料分别利用球磨机粉磨到0.08mm方孔筛筛余小于10%, 按配料方案称样配合后混合均匀即得生料试样。
1.2.3 熟料烧成试验
熟料烧成试验采用SX2-8-16硅石墨棒高温炉煅烧, 分别在1 400℃、1 450℃煅烧不同时间后, 出炉急冷制得水泥熟料。
1.3 分析与检测
X射线分析采用日本理学R B/max-3B型X射线衍射仪, Cu、Kα靶, 石墨单色器;
水泥熟料岩相分析采用DM-100C金相显微镜;
水泥熟料的化学分析以及力学性能检验, 按照现行相应的国家标准进行。
2 试验结果与分析讨论
2.1 熟料化学试验结果
熟料化学成分及矿物组成见表7, 由表7可见, 熟料化学组成良好, f Ca O合格, 熟料煅烧良好。
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对掺配石墨尾矿煅烧的熟料和掺配铝矾土煅烧的熟料组成进行X射线衍射 (XRD) 定量对比分析, 图2和图3分别给出掺配石墨尾矿熟料和掺配铝矾土熟料矿物组成的XRD图谱。图2显示, 掺配石墨尾矿的熟料矿物组成良好, 与图3掺配铝矾土的熟料相比, 掺配石墨尾矿熟料矿物组成结构有所调整, 早强、高强矿物硅酸三钙含量有所增加。
2.2 熟料的岩相分析
图4为石墨尾矿掺加前后的熟料岩相图像, 可以看出, 石墨尾矿掺用前后煅烧的熟料都具有良好的晶体结构。其中:阿利特呈六方板状或短柱状, 发育完全, 晶体形状比较完整, 边界比较清晰平直, 分布均匀, 晶体粒度适宜, 包裹体、花环和小晶体堆几乎没有出现, 溶蚀现象也较少;贝利特多为类圆形, 有细密交叉晶纹, 分布均匀;C3A呈微细粒状或小片状。
2.3 熟料物理试验结果
掺配石墨尾矿熟料以及掺配铝矾土熟料物理性能检验结果如表8所示。由表8可知, 掺加石墨尾矿的水泥熟料3d和28d抗压和抗折强度都有提高, 3d抗压强度平均达到31.6MPa, 相应龄期的抗折强度稍有提高, 标准稠度用水量基本无变化, 初凝和终凝时间稍有提前。由此可见, 使用石墨尾矿配料熟料质量有一定的提高。
3 工业中试
石墨尾矿代替铝质原料配料在某公司4 500t/d新型干法生产线上进行中试。该生产线于2005年初建成投产, 产量和能耗都比较稳定, 运行良好。本次工业试验主要目的是检验石墨尾矿代替铝矾土配料进行水泥生产的实际应用效果。
3.1 生产原料
生产原料化学成分见表9, 原煤工业分析见表10。
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3.2 配料方案的确定
经过在回转窑上试烧, 将出窑熟料的率值控制指标调整如下:KH=0.91±0.02, SM=2.50±0.10, IM=1.40±0.10。生料配比见表11, 生料化学成分及率值见表12。
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采用石墨尾矿配料前后窑系统主要参数对比见表13。从表13中可以看出:采用石墨尾矿配料后, 分解炉出口温度下降了10℃左右。这是由于石墨尾矿中的可燃成分在预热器系统中燃烧, 使生料在进入分解炉前得到了较好的预热并有部分分解所致。另外, 用煤量减少 (头煤减少1t/h, 尾煤减少2t/h) , 是由于采用石墨尾矿配料后, 生料易烧性有较大改善以及石墨尾矿本身含有可燃成分所致。
表14反映的熟料各项指标都良好, 同时由于石墨尾矿的掺入, 生料易烧性提高, 相应熟料KH控制指标有所提高, 达到0.92;C3S的含量有所提高, 而f Ca O的含量降至1.0%以下, 这样在保证正常生产的前提下, 使得熟料的强度有所增加。熟料物检分析见表15。
从表15可以看出, 工业试验得到的熟料和日常生产熟料的物检数据基本相同, 但是在关键指标抗折和抗压强度特性方面, 采用石墨尾矿配料后, 熟料3d抗压强度上升了1.38MPa, 而28d抗压强度提高了2.3MPa。这一点与实验室研究中得到的结论一致。
综上所述, 石墨尾矿代替铝质原料在工业回转窑生产水泥是非常成功的, 并且达到了实验室研究的预期效果, 提高了水泥熟料的质量;同时采用石墨尾矿代铝质原料配料的生料易烧性好, 系统稳定性提高, 参数易于控制。
4 结论
1) 实验室试验及工业中试表明, 石墨尾矿代替铝质原料配料生产熟料, 不仅技术上是可行的, 而且具有良好的经济效益, 为石墨尾矿的处理找到了一条理想的出路。
2) 使用石墨尾矿配料煅烧硅酸盐水泥熟料, 岩相分析和XRD分析均表明, 熟料中有较多的C3S矿物, 且结晶均匀, 发育程度良好, 具有较高的水化活性。
3) 石墨尾矿配料能明显提高水泥熟料的物理力学性能, 而且降低了熟料煤耗, 减少CO2排放, 起到了节能减排的效果;另外减少了不可再生资源铝矾土和砂岩的用量, 同时由于石墨尾矿具有润滑性, 能够提高生料磨台时产量, 使生料易磨性得到改善。
参考文献
白色硅酸盐水泥熟料 篇3
钢渣的化学成分主要为Ca O、Si O2、Fe O、Fe2O3、Al2O3、Mg O等,其矿物组成以硅酸盐矿物、橄榄石、镁蔷薇辉石和RO相等为主[1]。钢渣中铁含量较高(按Fe2O3计通常为10%~40%),其主要化学组成与水泥熟料基本相似,因而可以替代部分原料烧制水泥熟料。已有文献报道[2,3,4],采用钢渣替代部分原料具有可行性,而且对生料易烧性有一定的改善作用。本文主要研究利用钢渣替代铁质原料配料对不同率值硅酸盐水泥熟料形成的影响。
1 原材料
石灰石、黏土和铁粉均取自陕西宝鸡,钢渣为唐钢转炉钢渣。原材料化学成分见表1。
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所用钢渣的碱度系数为2.05,属于典型的低碱度钢渣,而且钢渣成分中Ca O含量较高,在替代铁质原料的同时,还能一定程度降低石灰石用量。钢渣的XRD衍射图谱见图1,其晶态矿物主要是阿利特、氟铝酸钙、萤石、RO相、钙镁橄榄石和Si O2。
在配料时为了保持率值一致,加入了少量Al2O3化学试剂(AR级)作为校正原料。
2 试验
2.1 配料方案
试验KH、SM和IM值的变化范围分别为0.88~0.96、2.51~2.71和1.32~1.54,生料配比及配料计算矿物组成见表2。
2.2 熟料制备方法
熟料制备过程参照JC/T 735—2005《水泥生料易烧性试验方法》。先按表2中生料配比称量原材料,混合均匀,并粉磨至80μm筛余为(10±1)%。然后在生料中加入8%~10%的水,搅拌均匀,用约80MPa的压力压制成生料片,并在105℃下烘干。将干燥的生料片置于950℃的马弗炉中恒温预烧30min,然后迅速转入已达设定温度的高温炉中,恒温煅烧30min,温度分别为1 250℃、1 300℃、1 350℃、1 400℃和1 450℃。煅烧预定时间后,立即取出,置于空气中用电风扇吹至室温,得到熟料样品。
2.3 试验方法
将熟料片在三头玛瑙研磨机中粉磨至通过80μm筛,用乙二醇-酒精法测定f Ca O含量。用Rigaku Dmax III型X射线衍射仪测定熟料粉末的XRD图,Cu Kα靶,管压40k V,管流40m A,步长0.01°,扫描速度8°/min。制作熟料光片,然后在1%的硝酸酒精溶液中侵蚀3~5s,在光学显微镜下观测其岩相结构。
3 试验结果与讨论
常规铁质原料配料(以下简称“常规配料”)和钢渣替代铁质原料配料(以下简称“钢渣配料”)烧制得到熟料样品的f Ca O含量测定结果见表3。从表3看出,在率值相同的情况下,除煅烧温度为1300℃外,由钢渣配料烧制的熟料中f Ca O含量均较常规配料低。钢渣配料在1250℃煅烧时f Ca O较低主要是由于减少了石灰石用量,因而形成的f Ca O减少,该温度下f Ca O尚未大量与C2S化合形成C3S。1300℃煅烧熟料样品中钢渣配料Ca O高于同相同率值的铁粉配料样品,说明在较低的煅烧温度下(≤1 300℃),钢渣对熟料烧成没有促进作用,相反还可能阻碍了烧成反应。当煅烧温度为1350~1450℃时,钢渣配料样品中f Ca O的含量普遍低于相同率值的常规配料样品,说明钢渣在1350~1450℃的范围内对水泥熟料烧成有较明显的促进作用,而且随着煅烧温度的升高,这种促进效果呈现减弱趋势。
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选取A1、A3、B1和B3配料在不同温度下煅烧的熟料样品进行了XRD测试,见图2。由图2可见,上述几组配料烧制的熟料样品中晶型相均相同,为水泥熟料的四大矿物和f Ca O。在不同温度下煅烧样品的衍射图谱变化趋势也都类似,都是在1 250℃时阿利特衍射峰很小,f Ca O和贝利特的衍射峰非常明显。随着煅烧温度的升高,阿利特的衍射峰不断增强,而f Ca O和贝利特的衍射峰明显减小,1 450℃煅烧的样品中几乎看不到f Ca O的衍射峰。在相同率值配料(如A1和B1)和相同的煅烧温度下(如均为1 450℃),掺钢渣样品比不掺钢渣样品中阿利特衍射峰(d=3.03、2.96、1.76)更明显一些,在1 250℃和1 300℃下这种现象更加明显,这说明钢渣一定程度上促进了阿利特在低温下的形成。
从图3看出,常规配料所烧制的熟料A1和A3样品中,A矿形状较为不规则,多发生晶体连生现象,部分晶体生长得较为粗大,而且A矿晶体中间有较多的包裹C2S的现象。而钢渣配料的熟料样品B1和B3中,A矿晶体分布和尺寸均较为均匀,晶体生长较好,成五边形或六边形状,粒径多为15~30μm,连生和粗大的A矿晶体较为少见,A矿中有包裹物的现象也较少。以上现象的产生可能是由于钢渣中本来就含有C3S等矿物,在熟料烧成过程中充当了晶核的作用,降低了晶体成核的势能壁垒,从而导致晶体发育较为良好。从图中还可以看出,钢渣配料的样品中中间相较多,这可能跟钢渣中含有Ca F2、Mg O等矿物促进了熟料中液相形成有关系。在KH值较低(A1、B1配料)的熟料样品中很难看到f Ca O,而在KH值较高(A3、B3配料)的熟料样品中f Ca O则较容易找到。A3中f Ca O(呈颗粒状)成堆状分布,而B3中f Ca O呈零星分布。
4 结论
1)钢渣配料,在1 300℃以下对水泥生料易烧性没有明显促进作用;在高于1 350℃的煅烧温度下,对于水泥生料易烧性有促进作用。
2)钢渣参与生料配料后,对熟料烧成过程中的物相产生与消失基本没有影响,但是对阿利特的形成有一定的促进作用。
3)钢渣参与配料烧制的熟料中阿利特结晶更加完好,分布均匀,包裹物减少。
参考文献
[1]徐光亮,钱光人,赖振宇,等.低碱度钢渣基油井及地热井胶凝材料的研究——Ⅰ低碱度钢渣的化学成分、矿物组成和矿相特征[J].西南工学院学报,15(1):10-14.
[2]秦守婉,陈益民,张洪涛,等.钢渣对水泥生料易烧性的影响[J].水泥,2007(8):11-15.
[3]马保国,许婵娟.钢渣在水泥熟料烧成中的作用及机理[J].武汉理工大学学报,27(9):1-3.
水泥熟料及其制备方法 篇4
1、制成再生集料制备再生混凝土。即将废弃混凝土经破碎、筛分获得再生粗集料、再生细集料及粉料后分别加以利用。如果废弃混凝土为卵石混凝土, 则再生粗集料性能较好;碎石混凝土破碎分离出的粒径在粗集料范围的粗颗粒含有大量的硬化水泥浆, 吸水率高、吸水快, 压碎指标大, 作为再生粗集料使用时, 只能用于铺垫路基或基础回填等。因此, 无论是卵石混凝土, 还是碎石混凝土, 其破碎分离出的粒径因含有大量的硬化水泥浆, 吸水率很高, 难以作为再生细集料来使用。
2、分离出废弃混凝土中的水泥石, 制备再生胶凝材料。即将废弃混凝土经破碎、筛分后获得再生粗集料、再生细集料及粉料, 将粉料进行热处理得到再生胶凝材料。分离出的粉料主要为含水化硅酸钙的水泥石, 加热失水后得到水泥熟料矿物的硅酸钙, 因而具有水硬活性, 可在次要工程中作水泥或部分取代水泥使用, 相当于从废弃混凝土中“分离”出水泥。该方法能够回收到的再生胶凝材料的数量占整个废弃混凝土量的比例很小。
3、用废弃混凝土作为煅烧水泥熟料的原材料, 即将废弃混凝土经烘干、破碎后与石灰岩、粘土及硫酸渣一起作为煅烧水泥熟料的原材料加以利用。
本专利提供一种以废弃碎石混凝土为主要原料的水泥熟料及其制备方法, 因废弃碎石混凝土的利用率高, 所得熟料质量好, 制备工艺更容易实现。
水泥熟料由下列原料制备而成:
废弃碎石混凝土37%～77%, 石灰岩21%～52%, 砂岩0.5%～8.5%, 硫酸渣1.0%～4.5%。
水泥熟料的制备采用以下工艺步骤:
1、收集粗集料为破碎石灰岩的废弃混凝土, 将其干燥、破碎, 选取出粒径为5～20mm的以含石灰岩为主的废弃碎石混凝土颗粒;
2、将得到的废弃碎石混凝土颗粒混匀, 按设定的重量百分比加入烘干后的硫酸渣和/或经烘干及破碎后的石灰岩、砂岩, 混合并磨细至用80μm方孔筛筛余为8%～16%的粉体后得到水泥生料粉;
3、将上述生料粉按传统工艺经成球、煅烧及骤冷工序后得到水泥熟料。
该制备方法将废弃碎石混凝土经烘干、破碎、筛分后分离出其中以含石灰岩为主的碎石混凝土颗粒, 用作烧制水泥熟料的主要钙质原料, 避开了将其作为再生集料来使用时存在吸水率高、吸水快、强度低的缺点, 而且分离出的碎石混凝土颗粒占整个废弃碎石混凝土的质量百分含量高, 使废弃碎石混凝土的利用率得以大大提高。由于在破碎后将粒径为5mm以下的细颗粒分离出去了, 避免了废弃混凝土中含有的河砂导致既难磨又难烧的问题, 磨细和煅烧工艺更容易实现, 使最终获得的水泥熟料质量稳定、可靠。
经验证, 废弃碎石混凝土在水泥熟料原料中的比例可接近80%, 废弃碎石混凝土的利用率很高, 所得水泥熟料与普通水泥熟料的质量相当, 用其制备的水泥的强度达到32.5级、42.5级或52.5级, 可作为原材料应用到混凝土的制备之中, 从而为废弃混凝土的资源化找到了一条很好的利用途径。
联系人:万朝均
地址:重庆市沙坪坝正街174号
重庆大学
工业废渣生产环保水泥熟料 篇5
多年来, 乌兰察布中联水泥有限公司 (以下简称我公司) 一直坚持走“节能、环保、清洁生产”的新型工业化道路, 全力打造绿色环保水泥企业。曾用粉煤灰、炉灰渣、硫酸渣、矿渣、脱硫石膏、电石渣等工业废渣做为水泥生产的原料, 实现了社会效益和经济效益的双嬴.
我公司进一步拓展思路, 积极组织科研部门进行技术攻关, 经考察、分析和论证, 最后确定用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等工业废渣配料, 在2#窑上组织工业试生产, 通过不断优化配料方案和工艺操作手段, 现已在三条生产线上正常使用。
1 废渣的特性
1.1 磁铁尾矿的特性评述
磁铁尾矿是商都县世通公司的磁铁矿原矿石破碎以后经两次磁选后余下的尾矿废料。原矿磁选后约60—70%做为尾矿废石料、其矿源丰富, 现该矿区磁铁尾矿储量约50万吨左右。从其化学成分来看:质量较为稳定、可兼做铝、铁质校正原料使用;从矿石的解理结构来看:分层、质软、结构力弱, 理论上[1]活性好、分解点、熔点低, 易烧性相对要好。化学成分见表1。
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1.2 铜渣的特性评述
铜渣为内蒙古赛汗有色金属公司冶炼铜时排出的工业废渣。出炉后经水淬急冷, 为深黑色颗粒, 粒度细小均齐, 粒径多为2--5㎜, 其物理吸附水分为1.0%, 松散容重为1520g/L。
铜渣中的铁元素主要以Fe2+的形式存在, 同时还含有部分Cu O及微量组分.主要化学成分见表2.
1.3 粉煤灰的特性评述
粉煤灰为公司余热电厂干排灰, 其矿物主要有玻璃相、石英、莫来石等。一般0.08㎜细度5.0%以下, 烧失量平均在7.5%, 松散容重为600g/L。化学成分见表3.
2 配料方案的设计
2.1 配料组分
设计用石灰石、磁铁尾矿、粉煤灰、硅砂、铜渣五组分单独配料, 取代原混合料 (石灰石与黏土预配料) 、粉煤灰、硅砂、铁粉的传统配料方式.
2.2 熟料率值设定
考虑到本试验方案中采用大量的尾矿、废渣配料, 熟料烧成的共熔温度降低, 同时由于大量微量元素的引入、在水泥熟料的矿物形成过程中起到一种“晶种”的作用, 诱导晶体矿物的形成, 改善了生料的易烧性。[2]故本方案适当的提高了硅酸盐矿物的含量, 提高生料的耐火性.熟料率值控制如下:KH:0.910±0.02;SM:2.40±0.1;AM:1.4±0.1.
2.3 方案评估
2.3.1 磁铁尾矿和铜渣均为工业废弃物, 占地面积大, 污染环境和水源, 大量的利用此工业废渣用于水泥熟料生产不仅节能环保、利国利民, 而且可享受国家的增值税返还优惠政策.
2.3.2 磁铁尾矿的平均粒度小于60㎜、无须再破碎, 节省黏土的破碎工序成本.
2.3.3 磁铁尾矿的平均水分小于5.0%、比黏土的水分小10%左右, 便于露天存储和堆放, 同时还可避免雨季的粘仓、挂壁、堵料等生产弊端.
2.3.4 铜渣中含有大量的氧化亚铁及部分氧化铜、生料的易烧性好, 烧成热耗降低, 便于提高窑台时产量。
2.3.5 铜渣、粉煤灰的粒径细小均齐, 成分均一, 且含有大量的玻璃体微珠, 具有“滚珠效应”, 下料顺畅、计量稳定.
2.3.6 铜渣的相对易磨性比铁粉要差, 但考虑其配料比例仅为1%左右, 原则上不会影响生料立磨的产量, 具体情况尚需在实际生产中验证.用实验用∮500×500mm的小磨做易磨性试验数据见表4.
3 生产试验
3.1 生产中存在的主要问题及改进措施
3.1.1、立磨系统
生料立磨粉磨系统运行平稳, 磨机台时产量平均在257t/h, 并未因铜渣的易磨性差而导致立磨产量降低, 具体数据见表5。
3.1.2 预热器系统
使用磁铁尾矿、粉煤灰及铜渣配料后预热器系统频繁出现塌料现象, 同时分解炉烟室结皮现象严重。分析其主要原因是由于尾矿、工业废渣中含有大量的玻璃体及氧化亚铁, 导致共熔温度降低[3]液相提前出现, 料子发粘, 易“挂片”、结皮。当结皮严重人工清捅时, 大块的结皮塌落堵在分解炉缩口处导致堵料.主要采取了以下措施:
⑴考虑到生料的易烧性好, 放粗出磨生料的细度, 增加料子的分散度.
⑵优化操作参数, 降低分解炉温度约30℃并提高窑速、薄料快转.
通过采取以上措施, 生产逐渐趋于正常, 操作控制参数对比见表6。
3.2 原料配比
从原料配比来看:用磁铁尾矿配料比用黏土配料硅砂用量将减少1.0%左右, 这对保护立磨辊套及衬板等耐磨材料具有很重要的意义。原料配料比例见表7。
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3.3 熟料性能
经过一个多月时间的生产实践和摸索, 乌兰集团用磁铁尾矿和铜渣配料取得了重大成功和突破。熟料结粒好、升重高, 窑上煅烧良好, 火焰明亮, 无飞砂、堵料、结皮等工艺事故。, 熟料的化学成分、矿物组成、物理性能分别见表8~9;烟煤的工业分析见表10.
3.4 生产结论
3.4.1 生料的易烧性好, 煤耗降低, 窑台时产量提高.具体数据见表11.
3.4.2 熟料结粒好、煅烧致密, 需水量相对下降, 便于和新标准接轨;同时实现了清洁生产、节能环保.
4 效益分析
4.1 社会效益:废物利用、利国利民.
用磁铁尾矿配料不但具有环保性, 而且可以节约大量的黏土矿产资源。对于2500t/d新型干法窑生产线, 利用尾矿配料煅烧水泥熟料, 每年可节约黏土资源约8万吨左右。
4.2 经济效益:优质、高产、低消耗.
⑴从熟料产量来看:由表13可知窑台时产量平均提高6吨, 则三条窑每年多生产熟料约15万吨, 至少多赢利750万元.
⑵从烧成煤耗来看:由表13可知吨熟料的烧成标煤耗平均下降3.7千克, 熟料按年产280万吨计算, 相当于年节约标煤1.0万吨, 平均煤价按360元/吨计算, 则年节约资金约360万元;同时还可申报享受国家财政部、国家发改委联合印发的《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》中“节能工程中的节能量超过1万吨标煤的企业给予奖励250元/吨标煤”的奖励基金250万元.
⑶磁铁尾矿无须破碎, 年节约人工、机具、设备电耗、折旧磨损等费用约210
⑷综合考虑用磁铁尾矿等工业废渣配料年节约资金约1580万元, 经济效益可
5 结束语
5.1 通过优化配料方案和强化工序质量控制, 加强工艺管理等手段可以用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等多种工业废渣生产优质环保水泥熟料。
核电水泥熟料生产经验总结 篇6
1 核电水泥主要技术指标
红沿河核电站核电水泥主要技术指标见表1。
由表1看出, 该核电水泥要求碱含量低于0.60%。因此, 必须选用低碱含量的原燃材料进行生产。
2 原燃材料选择
我厂原用石灰石、页岩和砂岩3组分配料。由于矿山石灰石品位低, Ca O含量在40%~45%, 碱含量高, 在0.50%左右, 生料配料用石灰石85%以上。而页岩和砂岩碱含量高于2.0% (原用的原材料化学成分见表2) , 使得熟料碱含量高, 在0.80%以上。为了降低碱含量, 我们外购Ca O含量在48%~50%、碱含量低于0.30%的石灰石用于生产核电熟料。并且寻找高铝低碱的铝矾土代替页岩, 选择高硅低碱的砂岩, 高铁低碱的铁粉。选用的各原料成分见表3。
煤选用神华煤, 煤灰成分见表3, 工业分析见表4。煤灰的碱含量2.0%左右, 但由于煤灰分只有2%~3%进入熟料中, 对熟料碱含量影响很小, 因此, 不必考虑煤灰的碱含量高低。
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3 生料配料方案的确定
由表1看出, 核电水泥要求的C3A低, 水化热低, 而28d强度却很高, 因此, 要配出低铝氧率、低饱和比和高硅率的生料。按熟料KH=0.86, n=2.9, P=0.8进行反复配料计算, 选用表3中的原料配料, 能使熟料的碱含量控制在0.5%左右, C3S在50%左右, C3A在2%左右, 成分符合核电要求, 并且预计水化热和强度都能达到核电熟料要求。
4 核电熟料的生产
2014年1月对生产核电熟料的原燃材料进行了严格的筛选, 2月份所有原燃材料准备就绪。2月27日倒空原材料库, 开始上核电熟料原材料, 28日停立磨, 倒生料均化库, 生料均化库倒到15m库位时, 开始开生料立磨, 按新的生料配料开始生产核电熟料。经过一天的调整, 3月1日开始正式生产核电熟料, 合格的核电熟料入小库。
由于核电熟料对率值的要求范围较窄, 配料精度要求较高, 调整配比要及时准确, 保证生料配料指标达到要求。由于核电熟料采用低饱和比、高硅率、低铝氧率的配料方案, 因此与普通熟料相比, 烧成温度高, 烧成范围窄, 液相黏度低, 极易形成飞砂料, 必须采取薄料快转的煅烧工艺。而且这种料极易在预热器中提前形成液相, 导致预热器结皮。各工序按各自指标任务严格有序地操作控制, 稳定窑的热工制度, 缩小各参数的波动范围, 使熟料的f Ca O低于1.0%。到2014年3月4日, 第一批核电熟料试验出来, 共生产核电熟料18 740t。经检验, 该核电熟料技术指标达到了要求。熟料化学成分分析见表5, 物理性能见表6。
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5 经济效益分析
我厂在5 000t/d生产线上成功生产出核电熟料, 并且在2014年也成功生产出高抗硫油井水泥熟料。我厂与特水厂生产线工艺基本相同, 两厂生料磨和煤磨都是立磨, 只是大小不同;两厂用的原燃材料相同, 因此, 生料配料成本相同。两厂生产核电熟料燃料及动力电成本分析见表7。
由表7看出, 我厂生产核电熟料比特水厂生产降低燃料及电力成本32.32元/t。
6 体会
生产核电熟料应重点做好以下几点:
1) 必须选择好原燃材料, 选用高钙低碱石灰石及低碱的校正原料。
2) 从生产普通熟料到生产核电熟料转换时, 各工序必须严格把关, 有序操作, 保证整条生产线的原料和熟料质量。