一種節(jié)能降耗的新型干法水泥熟料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采用新型干法制備的水泥熟料，特別涉及一種節(jié)能降耗的新型干法水 泥熟料，本發(fā)明還涉及該節(jié)能降耗的新型干法水泥熟料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥熟料是先以石灰石和粘土質(zhì)、鐵質(zhì)原料為主要原料，按適當(dāng)比例配制磨成生 料，然后燒至部分或全部熔融，并經(jīng)冷卻而獲得的半成品。水泥熟料的形成過程如下： 1.水分蒸發(fā)： 自由水分隨生料溫度升高而逐漸蒸發(fā)，當(dāng)溫度升高至100~150°c時(shí)，生料中自由水分 全部被排除。
[0003] 2.粘土質(zhì)原料脫水： 生料溫度升至450°C時(shí)，高嶺土脫去化學(xué)結(jié)合水。
[0004] 在900°~950°C時(shí)，無定形物質(zhì)又轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，同時(shí)放出熱量。
[0005] 3.碳酸鹽分解： 碳酸鈣與碳酸鎂在600°C都開始分解，碳酸鎂在750°C時(shí)分解劇烈進(jìn)行，而碳酸鈣約在 900°C時(shí)才快速分解。
[0006] MgCO3=MgCHCO2 CaCO3=CaCHCO2 4.固相反應(yīng)： 水泥熟料中的主要礦物在800~1300°C時(shí)可以由固相物質(zhì)相互反應(yīng)而生成。
[0007] 800 ~900°C 時(shí)，CaO 與 A1203、Fe2O3 反應(yīng)，生成 CA、CF ; 900 ~1100°C時(shí)，生成 c12a7、c2f、c2s; 1100 ~1300°C 時(shí)，生成 c3a、c4af。
[0008] 以上反應(yīng)進(jìn)行時(shí)放出一定熱量，物料本身溫度上升很快。
[0009] 5.硅酸三鈣（C3S)的形成和燒成反應(yīng)： 硅酸三鈣要在液相中才能大量形成。當(dāng)溫度升高到近1300°c時(shí)，C3A、C4AF、R 2O等熔劑 礦物變成液相，C2S與CaO溶解在高溫液相中，互相反應(yīng)生成C3S ;C3S的生成速度與燒成溫 度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。其生成溫度過程一般為1300~1450~1300°C。
[0010] 熟料燒成后，溫度逐漸下降，C3S形成速度減慢直至液相凝固。
[0011] 6.熟料冷卻。
[0012] 目前，水泥生產(chǎn)方法分為濕法、半干法、干法三大類。其中，濕法是將生料磨成含水 量為32~36%的料漿，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料再制成水泥的方法。半干法是將磨成的 干生料粉加水10~15%制成料球入窯煅燒成熟料再制成水泥的方法，在該方法中采用的窯 為立窯或帶爐篦子加熱機(jī)的立波爾窯。干法又分為普通干法和新型干法，普通干法是干生 料粉直接入回轉(zhuǎn)窯（即中空窯）煅燒成熟料，或干生料經(jīng)旋風(fēng)預(yù)熱或經(jīng)立筒預(yù)熱后入回轉(zhuǎn)窯 煅燒成熟料再制成水泥的方法。新型干法指干生料粉經(jīng)懸浮預(yù)熱、再經(jīng)分解爐預(yù)分解后入 回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料再制成水泥的方法。新型干法水泥制備方法是目前水泥熟料的常用制備 方法。
[0013] 現(xiàn)有新型干法水泥熟料配方的硅酸率、鋁氧率和飽和比三個(gè)率值都要求"兩高一 中"，即硅酸率高，通常控制S M蘭2. 3~2. 9 ;鋁氧率高，通?？刂艻 M蘭L 4~L 9 ;飽和 比適中，以降低熟料中的液相量，提高硅酸鹽礦物含量，減少結(jié)皮、結(jié)圈，提高熟料強(qiáng)度。但 其不足之處是，熟料配方硅酸率高，會(huì)導(dǎo)致液相中熔劑礦物C 3A和C4AF含量低，即生成的C3A 和C4AF少,放熱量也隨之減少,物料溫度升溫慢,而固相反應(yīng)中液相量低,反應(yīng)速度低,所需 的燒成溫度高；鋁氧率高，熔劑礦物中的C 3A高，而C3A的粘度大，會(huì)使得液相粘度大，造成固 相反應(yīng)的速度降低，燒成的溫度高(大約1450°C左右)，燒成時(shí)間長，造成目前的新型干法水 泥熟料制備燒成耗煤量大，往往每燒成1噸熟料需要消耗1ΚΓ120千克標(biāo)準(zhǔn)煤。在能源日 益趨緊、煤炭資源枯竭且不可再生的形勢下，節(jié)煤意義深遠(yuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種節(jié)能降耗的新型干法水泥熟料。
[0015] 本發(fā)明的目的之二在于提供上述節(jié)能降耗的水泥熟料的制備方法。
[0016] 本發(fā)明的第一個(gè)目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種節(jié)能降耗的新型干法水泥熟 料，由石灰石、粘土質(zhì)和鐵質(zhì)原料為主要原料構(gòu)成的生料燒制而成，其配方的硅酸率g 2. 1， 1. 2蘭鋁氧率〈1. 4,飽和比為0. 86~0. 96,熟料中的Si02、A1203、Fe2O 3和CaO的含量按以下 公式計(jì)算： SiO2=SMX (Al203+Fe203)，SM 為硅酸率； Al2O3=IMXFe2O3，頂為鋁氧率； Fe2O3= Σ (Al203+Fe203+Si02+Ca0)/【（2· 8XKH+1) X (頂+1) XSM+2. 65XM+1. 35】，KH 為飽和比； CaO= Σ (Al203+Fe203+ SiO2+ CaO)- Al203_Fe203 _Si02。
[0017] 本發(fā)明①是將硅酸率降低，使物料燒制成液相時(shí)，其中的熔劑礦物C3A和C 4AF含 量升高，生成C3A和C4AF時(shí)能放出較多的熱量，使物料本身溫度迅速升高，有利于減少耗煤 量；同時(shí),還能使固相反應(yīng)中液相量增高,反應(yīng)速度隨之提高，因?yàn)橐合嗔吭礁?，固相反?yīng) 就越容易，所需的燒成溫度就會(huì)隨之降低，可縮短燒成時(shí)間；②是將鋁氧率控制在I. 2~1. 4 (尹1. 4)之間，控制熔劑礦物中的C3A的含量為適量，使液相粘度降低，從而使固相反應(yīng)的 速度得以提高，進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間，上述兩點(diǎn)措施疊加，能夠有效地降低熟料制備的耗煤 量，并且，其性能與現(xiàn)有的水泥熟料相當(dāng)。
[0018] 本發(fā)明可以做以下改進(jìn)：在熟料的化學(xué)成分中含有氟化鈣（CaF2),其含量為熟料 總重量的0. 1%~0. 5%，優(yōu)選0. 25%~0. 35%。所述氟化鈣采用螢石或其廢渣添加至生料中。生 料中加入CaF2，在固相反應(yīng)中CaF2起到礦化作用，進(jìn)一步降低熟料的燒成溫度，節(jié)約熟料煤 耗。同時(shí)，還有利于提1?熟料KH，提1? C3S含量，從而提1?熟料強(qiáng)度。
[0019] 本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上還可以做以下改進(jìn)：在熟料的化學(xué)成分中含有P2O5，其含量 為熟料中重量的0. 1%~〇. 5%，優(yōu)選0. 25%~0. 35%。所述P2O5采用磷礦或其廢渣或過磷酸鈣添 加至生料中。生料中加入P 2O5，降低固相反應(yīng)的共熔點(diǎn)以降低燒成溫度，節(jié)約熟料煤耗；同 時(shí)，形成磷酸鹽礦物而提高熟料早期強(qiáng)度。
[0020] 本發(fā)明的第二個(gè)目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種節(jié)能降耗的新型干法水泥熟 料的制備方法，包括以下步驟： (1) 以熟料的硅酸率g 2. 1，I. 2 g鋁氧率〈1. 4,飽和比0. 86、. 96為基準(zhǔn)，按以下公式 計(jì)算熟料中的Si02、A1203、Fe 2O3和CaO的含量； (2) 按照步驟（1)換算計(jì)量石灰石、粘土質(zhì)原料、鐵質(zhì)原料，混合磨成干生料粉； (3) 干生料粉進(jìn)入均化庫經(jīng)均化后再送入懸浮預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱升溫達(dá)860~880°C后 進(jìn)入分解爐，然后再進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在130(Tl40(rC中經(jīng)30-40分鐘煅燒成熟料； SiO2=SMX (Al203+Fe203)，SM 為硅酸率； Al2O3=IMXFe2O3，頂為鋁氧率； Fe2O3= Σ (Al203+Fe203+Si02+Ca0)/【（2· 8XKH+1) X (頂+1) XSM+2. 65XM+1. 35】，KH 為飽和比； CaO= Σ (Al203+Fe203+ SiO2+ CaO)- Al203_Fe203 _Si02。
[0021] 本發(fā)明可以做以下改進(jìn)：在生料中還加入氟化鈣（CaF2)時(shí)，即在所述步驟（2)中 還添加螢石或其廢渣，與石灰石、粘土質(zhì)原料和鐵質(zhì)原料混合磨成干生料粉，其中，所述螢 石或其廢渣添加的量能夠使熟料中氟化鈣（CaF 2)含量為熟料總重量的0. 1%~0. 5%，優(yōu)選 0. 25%~0. 35%。
[0022] 本發(fā)明可以做以下改進(jìn)：生料中還加入P2O5時(shí)，所述步驟（2)為：添加磷礦或其廢 渣或過磷酸鈣，與螢石或其廢渣、石灰石、粘土質(zhì)原料和鐵