一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法与流程

1.本发明涉及环境保护和工业废渣综合利用领域，具体涉及一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，国内建设了一批煤化工企业，陆续投产，产量逐年增加，煤炭资源的洁净综合利用已经形成一定规模。煤气化技术是清洁煤技术的核心内容之一，是煤炭资源和能源利用的重要方向。随着煤化工产业发展，煤气化残渣增加很快，然而堆放时占用土地，其渗滤液会对土壤、水源产生污染。目前煤气化渣除填埋和露天堆放外，仅仅只用于建材原料、循环流化床掺烧料和高附加值资源化利用，而用于水泥行业生料配料的相关信息涉及很少。
3.环保部门相关统计数据显示，水泥工业的氮氧化物排放量约占全国总量的10％～12％，是继火电厂、机动车之后的第三大排放源。如何减少氮氧化物排放，成为国内水泥企业亟待解决的问题。
4.目前，将煤气化渣用于水泥的专利主要有：(1)湖南科技大学申请的专利一种分步煅烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法(申请号201810194030.9)；(2)一种悬浮焙烧煤气化渣制备少熟料水泥的方法(申请号201810193878.x)。上诉专利能够有效地将煤气化渣利用于水泥制备，实现变废为宝，但并未研究如何降低水泥熟料煅烧氮氧化物排放量。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了有效利用固体废弃物煤气化渣，降低水泥熟料煅烧氮氧化物的排放量，提供一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种硅酸盐水泥熟料的制备方法，该方法包括以下步骤：
7.(1)将含水的煤气化渣和电石湿渣混合后烘干；
8.(2)将步骤(1)所得的烘干混合物，与其他辅料配料后进行粉磨，得到生料；
9.(3)将步骤(2)所得生料依次进行均化、预热、分解和煅烧，得到水泥熟料；
10.其中，在步骤(1)中，以含水的煤气化渣和电石湿渣的总重量为100％计，所述含水的煤气化渣用量为2-10重量％；
11.在步骤(2)中，所述生料细度为16-20％。
12.优选地，所述含水的煤气化渣含水量为60-75重量％。
13.优选地，在步骤(2)中，所述的其他辅料中含有硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣。
14.优选地，所述硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣的质量比为(1-5)∶(1-20)∶(1-5)∶1。
15.优选地，在步骤(2)中，所述的烘干混合物与其他辅料的质量比为1∶(0.05-1)。
16.优选地，在步骤(2)中，所述粉磨处理在中卸式烘干磨机中进行。
17.优选地，步骤(3)中，所述预热在回转窑预热器中进行，预热温度为500-600℃。
18.优选地，步骤(3)中，所述分解在分解炉中进行，分解温度为800-1000℃。
19.优选地，步骤(3)中，所述煅烧在回转窑中进行，煅烧温度为1400-1700℃。
20.本发明另一方面提供上述方法制备得到的硅酸盐水泥熟料。
21.粉磨后的生料进入预热器系统一级时与高温气体混合，部分煤气化渣发生燃烧释放热量提高出预热器气体温度，从而降低系统能耗。其余煤气化渣在各级旋风筒内和分解炉内继续燃烧，预热器内部在氧气不足的情况下，产生大量一氧化碳使整个系统形成还原气氛，煤气化渣下降的过程中在没有催化剂的情况下，不断与来自窑内和炉内烟气中的氮氧化物反应生成氮气，从而降低氮氧化物的排放量。
具体实施方式
22.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
23.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
24.本发明一方面提供一种硅酸盐水泥熟料的制备方法，该方法包括以下步骤：
25.(1)将含水的煤气化渣和电石湿渣混合后烘干；
26.(2)将步骤(1)所得的烘干混合物，与其他辅料配料后进行粉磨，得到生料；
27.(3)将步骤(2)所得生料依次进行均化、预热、分解和煅烧，得到水泥熟料；
28.其中，在步骤(1)中，以含水的煤气化渣和电石湿渣的总重量为100％计，所述含水的煤气化渣用量为2-10重量％；
29.在步骤(2)中，所述生料细度为16-20％。
30.在优选实施方式中，以含水的煤气化渣和电石湿渣的总重量为100％计，所述含水的煤气化渣加入量为3-9重量％。具体地，所述含水的煤气化渣加入量可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。
31.在本发明所述的方法中，在步骤(1)中所述含水的煤气化渣含水量为60-75重量％，在优选情况下，例如可以为60％、65％、68％、70％或75％。
32.在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，所述生料细度为16-20％，在优选情况下，例如可以为16％、17％、18％、19％或20％。此处应当说明的是，所述细度检测方法是根据gb/t 1345-2005标准采用80μm方孔标准筛进行筛析法检测，所述细度用筛余百分数(％)表示。
33.在本发明所述的方法中，在步骤(2)中所述的其他辅料可以为常见的通用硅酸盐类工业废渣，在优选情况下，可以是硅废石、粉煤灰、转炉渣、铜渣、矿渣、煤渣和窑灰的一种或任意几种混合物，具体地，例如可以为硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣。
34.在本发明所述的方法中，在步骤(2)中所述硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为(1-5)∶(1-20)∶(1-5)∶1，在优选情况下，所述硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为(1-4)∶(1-10)∶(1-4)∶1，更优选的，质量比为(2-4)∶(2-10)∶(2-4)∶1。
35.在本发明所述的方法中，步骤(2)所述的烘干混合物与其他辅料的质量比为1∶
(0.05-1)，在优选的情况下，所述的烘干混合物与其他辅料的质量比为1∶(0.1-0.5)，具体地，例如可以为1∶0.1、1∶0.2、1∶0.3、1∶0.4或1∶0.5。
36.本发明所述的方法中，步骤(2)所述粉磨处理在中卸式烘干磨机中进行。
37.本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述预热在回转窑预热器中进行，预热温度为500-600℃，具体地，例如可以为500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃。
38.本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述分解在分解炉中进行，分解温度为800-1000℃，具体地，例如可以为800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃。对所述分解的时间没有特殊的要求，只要是能使生料达到分解温度即可。在具体的实施方式中，所述分解的时间大于4.5秒。
39.本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述煅烧在回转窑中进行，煅烧温度为1400-1700℃，具体的，例如可以为1400℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃。对所述煅烧的时间没有特殊的要求，只要是能使生料达到煅烧温度即可。在具体的实施方式中，所述煅烧的时间大于15分钟。
40.本发明另一方面提供上述方法制备得到的硅酸盐水泥熟料。
41.本发明中，粉磨后的生料由于粒度合适，可在系统中充分反应产生热量及一氧化碳。生料进入预热器系统一级时与高温气体混合，部分煤气化渣发生燃烧释放热量提高出预热器气体温度，从而降低系统能耗。其余煤气化渣在各级旋风筒内和分解炉内继续燃烧，预热器内部在氧气不足的情况下，产生大量一氧化碳使整个系统形成还原气氛，煤气化渣下降的过程中在没有催化剂的情况下，不断与来自窑内和炉内烟气中的氮氧化物反应生成氮气，从而降低氮氧化物的排放量。
42.本发明将工业废渣煤气化渣与硅酸盐水泥煅烧氮氧化物巧妙的结合，一方面通过利用煤气化渣作为水泥生料消耗工业废渣，另一方面由于煤气化渣的加入，利用煤气化渣残碳量高的特点，燃烧时可以提高系统温度、降低系统能耗，可有效降低硅酸盐水泥煅烧氮氧化物排放量，不仅变废为宝，降低能耗，还减少了氮氧化物排放，有利于环境保护。
43.以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
44.实施例1
45.取含水量为70％的煤气化渣，加入量为6％，与电石湿渣混合后烘干；取烘干好的煤气化渣和电石渣混合料，与其他辅料按质量比1：0.2进行粉磨，其中硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为3：9：3：1；将上述细度为18％的生料依次进行540℃预热、900℃分解和1500℃煅烧后得到水泥熟料a1。
46.实施例2
47.取含水量为68％的煤气化渣，加入量为3％，与电石湿渣混合后烘干；取烘干好的煤气化渣和电石渣混合料，与其他辅料按质量比1：0.2进行粉磨，其中硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为4：8：3：1；将上述细度为16％的生料依次进行560℃预热、1000℃分解和1400℃煅烧后得到水泥熟料a2。
48.实施例3
49.取含水量为75％的煤气化渣，加入量为7％，与电石湿渣混合后烘干；取烘干好的煤气化渣和电石渣混合料，与其他辅料按质量比1：0.3进行粉磨，其中硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为3：8：4：1；将上述细度为20％的生料依次进行580℃预热、900℃分解和
1600℃煅烧后得到水泥熟料a3。
50.实施例4
51.取含水量为60％的煤气化渣，加入量为8％，与电石湿渣混合后烘干；取烘干好的煤气化渣和电石渣混合料，与其他辅料按质量比1：0.5进行粉磨，其中硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为2：10：2：1；将上述细度为17％的生料依次进行600℃预热、900℃分解和1650℃煅烧后得到水泥熟料a4。
52.实施例5
53.取含水量为60％的煤气化渣，加入量为9％，与电石湿渣混合后烘干；取烘干好的煤气化渣和电石渣混合料，与其他辅料按质量比1：0.1进行粉磨，其中硅废石、粉煤灰、转炉渣和铜渣质量比为4：5：4：1；将上述细度为19％的生料依次进行500℃预热、800℃分解和1700℃煅烧后得到水泥熟料a5。
54.实施例6
55.按照实施例1的方法制备得到水泥熟料a6，与之不同的是，煤气化渣的的加入量为1％。
56.对比例1
57.按照实施例1的方法制备得到水泥熟料d1，与之不同的是，本对比例不添加煤气化渣，煤气化渣的的添加量全部由烘干好的电石渣代替。
58.测试例
59.按照hj/t 76-2007中所述的方法对实施例1-6及对比例1的氮氧化物排放浓度进行检测，结果如表1所示：
60.表1
[0061][0062]
通过表1的结果可以看出，采用本发明方法制备的水泥熟料，相较于未掺煤气化渣的生料制备的水泥熟料，其水泥熟料煅烧氮氧化物排放浓度显著降低，效果显著。
[0063]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。