利用電石生產(chǎn)的廢棄物制備水泥熟料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用電石生產(chǎn)的廢棄物制備水泥熟料的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的水泥工業(yè)中，鈣源往往由碳酸鈣提供，碳酸鈣在高溫下分解為氧化鈣，氧 化鈣再與鋁源和硅源反應(yīng)，生成水泥熟料的各種單礦。在這個(gè)過程中，生石灰不僅可以完全 取代碳酸鈣做為鈣源，而且在煅燒過程中省略了碳酸鈣高溫分解這一過程，減少了在生料 煅燒過程中的能耗，節(jié)省了成本。
[0003] 在電石生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的以生石灰和石灰石為主要成分的廢棄物。如果 棄之不用，勢必造成資源的浪費(fèi)，不能達(dá)到資源有效利用；再者，如果處理不當(dāng)還會造成環(huán) 境污染，影響生態(tài)平衡和人類生存環(huán)境。石灰粉和石灰窯除塵粉這兩種廢棄物均可以做為 水泥生產(chǎn)過程中的鈣源用于生產(chǎn)過程，不僅能夠合理的利用資源降低生產(chǎn)成本，還能大大 減少環(huán)境污染，符合節(jié)能減排的要求。
[0004] 目前，利用電石渣替代石灰石質(zhì)原料生產(chǎn)水泥的研究國內(nèi)外已有報(bào)道。如專利《干 排電石渣100%替代天然石灰石質(zhì)原料干法生產(chǎn)水泥熟料工藝方法》（CN101265041)公 布了一種干排電石渣1〇〇 %替代天然石灰石質(zhì)原料，并添加砂石、粉煤灰和硫酸渣三種輔 料經(jīng)一系列生產(chǎn)步驟生產(chǎn)水泥熟料的方法；專利《電石渣干燒制水泥熟料的工藝方法》（CN 101475324)公布了一種電石渣經(jīng)過烘干和粉磨處理后，和輔助材料混合燒制水泥熟料的工 藝方法。但是利用電石生產(chǎn)過程中的廢棄物制備生產(chǎn)水泥熟料的工藝方法報(bào)道較少。且電 石渣中硅鐵由于易磨性較差，對粉磨設(shè)備要求較高，采用電石生產(chǎn)過程中的廢棄物，即生石 灰粉石灰窯除塵分可降低對粉磨設(shè)備的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了提供一種低成本、低功耗、質(zhì)量好的用電石生產(chǎn)過程中廢棄 的生石灰粉和石灰窯除塵粉替代石灰石的作為原料，電石生產(chǎn)過程中廢棄的蘭碳粉和蘭炭 烘干除塵粉作為輔助燃料，生產(chǎn)水泥熟料的方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：利用電石生產(chǎn)的廢棄物制備水 泥熟料的方法，包括有以下步驟：
[0007] 1)取料：原料以及質(zhì)量百分比如下：生石灰粉30% -40%，石灰窯除塵粉30% - 40%，頁巖 8. 5% - 12. 5%，硫鐵礦渣 2% - 3. 5%，粉煤灰 11. 5% - 15. 5% ;
[0008] 2)將生石灰粉、石灰窯除塵粉脫水；
[0009] 3)取各原料，并進(jìn)行擠壓粉磨，再將所得原料混合均化；
[0010] 4)按照新型干法工藝送入窯中進(jìn)行煅燒，即可制得水泥熟料。
[0011] 按上述方案，所述的新型干法工藝包括有以下步驟：①預(yù)熱分解：充分利用回轉(zhuǎn) 窯和分解爐排出的廢氣余熱加熱，使原料預(yù)熱及部分碳酸鹽分解；②水泥熟料的燒成：進(jìn) 入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成；在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反 應(yīng)，生成水泥熟料中的各種礦物；③水泥粉磨：將水泥熟料粉磨至適宜的粒度，形成一定的 顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。
[0012] 按上述方案，所述的生石灰粉是生石灰石在篩選時(shí)產(chǎn)生的細(xì)小顆粒，其主要成分 為含量在83. 5% -86. 2wt. %的氧化鈣；所述的石灰窯除塵粉是煅燒石灰石時(shí)產(chǎn)生的煙塵， 其主要成分為含量在90wt. %以上的碳酸鈣。
[0013] 本發(fā)明的成本分析如下：
[0014] 由于水泥熟料的生產(chǎn)的成本很大一部分是能耗，因此在此只核算由于應(yīng)用電石生 產(chǎn)過程中的廢棄物帶來的成本降低的部分。
[0015] 由于石灰窯除塵粉的主要成分是碳酸鈣，因此以石灰窯除塵粉取代部分碳酸鈣基 本不會帶來能耗的降低；以石灰粉取代部分水泥生料中的碳酸鈣則會帶來一定量的能耗降 低。以生產(chǎn)1噸水泥熟料為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算：
[0016] 常溫下的碳酸鈣煅燒分解生成氧化鈣的過程如下：
[0017]
[0018] 在過程1中，碳酸鈣受熱升溫，考慮到無論是用那種鈣源生產(chǎn)水泥熟料都要經(jīng)過 類似的升溫過程，而且生石灰、石灰石等物質(zhì)的比熱容非常接近，因此不考慮該過程中的能 耗變化；
[0019] 在過程2中，碳酸鈣受熱分解；
[0020] lkg*1000g/(56g/mol)*(186kj/mol) = 3321kj;
[0021] 其中186kj/mol是碳酸鈣的分解焓；
[0022] 所以生產(chǎn)1kg的碳酸鈣分解需要的能量為3321kj;
[0023] 生產(chǎn)1噸水泥熟料大概需要1. 3噸的碳酸鈣，1. 3噸的碳酸鈣受熱分解需要吸收的 能量有：
[0024] 1. 3t*1000kg/t*3321kj/kg= 4. 32*106kj，約相當(dāng)于 140kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量；
[0025] 由此可以看出，在降低能耗一項(xiàng)的成本減少約為：110元；
[0026] 同樣按照生產(chǎn)1噸水泥熟料大概需要1. 3噸的碳酸鈣計(jì)算，1. 3t石灰石的價(jià)格約 是：
[0027] 1. 3t*70 元/t= 91 元
[0028] 因此，用電石生產(chǎn)過程中的廢棄物制備水泥熟料，生產(chǎn)1噸水泥大概可降低成本
[0029] 130+91 = 221 元。
[0030] 由此可以看出，以電石生產(chǎn)過程中的廢棄物制備水泥熟料，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0031] 本發(fā)明使用電石生產(chǎn)過程中的生石灰粉、石灰窯除塵粉為原料，采用生產(chǎn)能力大、 自動化程度高、熱效率高的新型干法生產(chǎn)水泥工藝。實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢料的二次利用，用石灰 粉和石灰窯除塵粉生產(chǎn)水泥熟料相比石灰石水泥熟料能大大降低〇) 2的排放量，同時(shí)由于 CaC03的減少明顯降低了熟料的燒成成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。符合國家倡導(dǎo) 的節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但是此說明不會構(gòu)成對本發(fā)明的 限制。
[0034] 實(shí)施例1 :
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例制備步驟如下：
[0036] 1，通過計(jì)算水泥熟料的硅率（SM)、鋁率（頂)、熟料飽和系數(shù)（KH)，計(jì)算原料比例； 各原料主要化學(xué)成分（％ )
[0037]
[0038] 本實(shí)例取硫鐵礦渣3%，粉煤灰14%，頁巖12%，生石灰粉40%，石灰窯除塵粉 31%
[0039] 其中：Fe203%= 63. 46X0. 03+4. 46X0. 14+6. 87X0. 12+0. 4X0. 4+0. 19X0. 31 = 3. 57
[0040] Si02%= 12. 07X0. 03+53. 52X0. 14+52. 24X0. 12+0X0. 4+2. 42X0. 31 = 14. 9
[0041] CaO% = 3. 35X0. 03+4. 79X0. 14+4. 27X0. 12+83. 5X0. 4+53. 13X0. 31 = 51. 15
[0042] A1203%= 1. 9X0. 03+26. 2X0. 14+8. 39X0. 12+0. 9X0. 4+0. 31X0. 31 = 5. 2
[0043] 由此可知：SM = Si〇y(Fe203+Al203) = 1. 7
[0044] IM = Al203/Fe203= 1. 46
[0045] KH = (CaO-1. 65Al203-0. 35Fe203) /2. 8Si02= 0? 99
[0046] 各項(xiàng)率值均滿足要求；
[0047] 2,按比例取料；電石廢棄物（生石灰粉、石灰窯除塵粉）脫水，所述的生石灰粉是 生石灰石在篩選時(shí)產(chǎn)生的細(xì)小顆粒，其主要成分為含量在83. 5% -86. 2wt. %的氧化鈣；所 述的石灰窯除塵粉是煅燒石灰石時(shí)產(chǎn)生的煙塵，其主要成分為含量在90wt. %以上的碳酸 鈣；按照設(shè)定的量將水泥熟料生產(chǎn)所需的原料進(jìn)行粉碎；在物料堆放時(shí)，由堆料機(jī)把進(jìn)來 的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料 時(shí)，在垂直于料層的方向，盡可能同時(shí)切取所有料層，依次切取，直到取完，即"平鋪直取"；
[0048] 3,生料粉磨：①將預(yù)均化后的生石灰粉與石灰窯除塵粉從其預(yù)均化堆場取料送入 喂料機(jī)，同時(shí)，將頁巖、粉煤灰和硫鐵礦渣三種輔料按上述比例取料送入喂料機(jī)；②經(jīng)原料 配料站混合均勻后送入輥磨系統(tǒng)；③在輥磨系統(tǒng)中經(jīng)過依次經(jīng)過烘干機(jī)、粉磨機(jī)和選粉機(jī)， 選粉機(jī)剩余的粒度較大的粉料重新進(jìn)入粉磨機(jī)粉磨依次循環(huán)；④將粉磨后的粉料與空氣壓 縮機(jī)送入生料均化庫；
[0049] 4,熟料燒成：①均化庫出庫后的生料送入預(yù)熱分解系統(tǒng)；蘭碳粉和蘭炭烘干除塵 粉隨燃料從分解爐中加入并與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時(shí)傳遞給物料使燃燒、換熱及 碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。②在回轉(zhuǎn)窯爐中進(jìn)行水泥熟料的燒成，回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步 的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的C3A、C4AF、C2S等礦物。隨著物料 溫度升高近1300°c時(shí)，C3A、C4AF、C2S等礦物會變成液相，溶解于液相中的C2S和CaO進(jìn)行反 應(yīng)生成大量C3S。熟料燒成后，溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫 熟料冷卻、輸送、貯存入庫；
[0050] 5,水泥粉磨：將水泥熟料粉磨至適宜的粒度，形成一定的顆粒級配，增大其水化面 積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。<