碱矿渣赤泥水泥的生产技术要求

要求时(有 ALOFeOSIO23232的含量不足，有的和含量不足)必须根据所缺少的组分，掺加 ALOSIO232相应的校正原料:硅质校正原料 含80%以上;铝质校正原料 含30% FeO23以上;铁质校正原料 含50%以上。烧制一吨熟料一般需要铁粉0.03-0.05吨。 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料(包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 水泥原料经破碎、预均化后成生料， 生料成分均匀稳定对熟料烧成具有重要影响。 2.碱矿渣赤泥水泥配方 2.1烧结法赤泥脱碱反应的原理 赤泥脱碱系脱除赤泥中的结合碱，脱碱反应是在常压低浓度液相中进行的液—液、液—固相间复杂的物理化学反应。经过脱碱，赤泥的物理化学性质产生了显著变化。 液相反应主要包括了、、及与NaOAlO,NaCONaSONaSiOCaOH()2422323232之间的反应，反应产物主要为水化铝酸钙和方解石。液相反应同时，赤泥中的碱化合物直接或间接与2*$+反应，使结合状碱进入溶液，其主要反应为钙钠置换反应，反应如下: NaOAlOSiOnHOCaOHaq,,,，，,1.7() 223222 3(62)CaOAlOnSiOxHONaOHaq,,,,，， 2322 同时由于赤泥颗粒进一步泥化，网状毛细结构破坏，未完全水化、水解的含碱三元化合物在Ca(OH)增强的高碱度值下，加速了水化反应，生成稳定的含水2 ，Na硅酸钙、水化铝酸钙。在这几种反应的作用下，液相中的浓度增大，赤泥中的碱含量降低。 2.2脱碱赤泥浆表面改性处理 赤泥脱碱后物理性质发生了明显的变化:微细粘粒增加，自由水减少，流变性能变差，胶凝水、结晶水、灼碱总量均有不同程度的上升。脱碱赤泥浆由流体发展至凝聚胶结素性化，进而结硬的速度大大增强。这主要是由于赤泥中的大量 5 2，圆球形颗粒状的细小晶粒，在碱性介质中，透过晶粒表面无定形沉淀Ca,CS2 层，激发了 的水化活性，使赤泥失去大量自由水，变成结合水、胶凝水，,CS2 使浆液失去流变性，而硅酸钙、铝酸钙水硬性矿物的形成，导致了赤泥产生胶结硬化。为此脱碱赤泥必须进行表面改性处理，在机械搅拌下加入表面活性物质，降低界面之间表面张力，使毛细水析出变成自由水，提高浆液流动性，同时在固体颗粒界面上形成一层牢固的薄膜，保持浆体稳定，防止颗粒粘附胶结，延长矿物的水化速度，改善脱碱赤泥硬化性能。试验表明!脱碱赤泥表面活性处理后， ,30m,Pa,S储存稳定期达10天以上，流动度，绝对粘度。 ,,120mm 2.3 脱碱赤泥生产水泥 CaO由于烧结法赤泥中的大部分和以形态存在，增加了生料的反SiOCS22 应活性，减少了钙质、硅质原料的比例，实验室试验采用正交法，利用脱碱赤泥进行了大量的配料计算，经煅烧，从而得到不同种类的水泥熟料。 2.3.1 生料配制(表2) 表2 生料配比表，% 配比 赤泥 石灰石 砂岩 铁矿粉 粉煤灰 合计 1 32.41 56.68 6.07 2.74 2.10 100 2 49.93 45.03 2.94 0 2.1 100 2.3.2 熟料烧成 对两种配比的生料，进行了不同温度下的烧成试验，选择烧成温度从1310~1490:C，从熟料的外观颜色及化学成分进行分析比较，从而确定了不同配比熟料的烧成温度范围及烧成温度，见表3。 表3 不同配比(%)熟料的烧成温度范围及烧成温度 :C:C配比 烧成温度范围， 烧成温度， 1 1370~1470 1420 2 1400~1450 1425 100:C50:C配比1的烧成温度范围宽达，而配比2却很窄，只有。 最佳烧成温度下两种配比熟料化学成分见表4。 表4 两种配比熟料的化学成分，% CaOAlOFeOSOSiONaOKOTiO名称 MgO 灼碱 323232222熟料20.20 5.70 5.53 66.2 0.26 1.44 0.80 0.08 1.82 0.25 1 6 熟料19.57 6.25 4.73 65.6 0.22 1.42 1.00 0.08 2.4 0.47 2 熟料率值及矿物组成见表5。 表5 熟料率值及矿物组成表 配比 率值 矿物组成,% SM KHAMCACSCSCAF3224 1 0.942 1.85 0.98 63.44 10.80 4.93 16.81 2 0.936 1.81 1.81 60.70 10.88 8.47 14.38 2.3.3水泥配制 对配比1水泥熟料，按一定比例同石膏和粉煤灰进行配制，以获得不同规格的水泥制品，具体配比见表6。 表6 不同品种水泥的配比，% 水泥名称 水泥熟料 粉煤灰 石膏 普通硅酸盐水泥 96 0 4 80 15 5 粉煤灰硅酸盐水泥 75 20 5 65 30 5 经物理检测，几种配比水泥的抗折及抗压强度均合格。 2.3.4采用烧结法赤泥生产水泥的优越性 100:C~150:C烧成温度较正常水泥熟料烧成温度低，有利于降低熟料热耗。 30%实践已证明与传统方法相比，利用烧结法赤泥在同类型的窑上产量可提高， 25%单位熟料热耗降低。 3碱矿渣赤泥水泥生产工艺 3.1预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 工作原理: 预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。 (1)物料分散 7 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 (2)气固分离 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒(排气管)之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。 (3)预分解 预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行;燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化;由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。 3.2水泥熟料的烧成 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生 0CACAFCS1300C342成水泥熟料中的、、等矿物。随着物料温度升高近时，CACAFCSCSCaO3422、、等矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生 CS3成大量(熟料)。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 图 3 回转窑法水泥生产工艺图 收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 ф2×30m 回转窑系统 1.回转窑窑体,2.窑头小车,3.热烟室,4.冷却筒,5.窑头鼓风机,6.集尘室,7.烟囱,8.进料 3.3.5烧结法赤泥生产水泥流程图(图1) 8 图2 烧结法赤泥生产水泥流程图 3.4 结论 (1)烧结法赤泥常压加石灰脱碱后，赤泥的碱含量可由脱碱前的2.5%~3.0%1.0%4.0~5.5降至脱碱后的以下，适宜的脱碱条件， CaO/NaOf2赤 90~95:C温度，时间，在试验条件范围内，四种因素对拜尔3~4h,L/S3.5~4.0 ,时间,温度,L/S赤泥加石灰脱碱反应的影响主次顺序为:CaO/NaO。 f2赤 (2)加入表面活性物质对脱碱赤泥进行改性处理后，储存稳定期达10天以 ,30m,Pa,S上，流动度，绝对粘度。 ,,120mm 100:C~150:C(3)利用脱碱赤泥生产水泥，烧成温度可降低，热耗少，产量高，可实现资源的充分利用。掺改性赤泥的水泥早期强度比相同比例赤泥的早期强度显著提高, 后期强度也有所提高。为赤泥的开发利用开辟一条新途径。采取磷石膏作为水泥的缓凝剂, 改性赤泥作水泥混合材, 以达到双废利用, 这样可以减轻环境污染的的压力。用磷石膏改性赤泥用作水泥的混合材, 解决了排放磷石膏和赤泥废渣占用土地、污染环境的问, 水泥生产企业可实现经济效益和社会效益双赢。 4 碱矿渣赤泥水泥工艺与设备 9 4.1分解炉设计计算 分解炉直筒部分有效内径: 4Q4*1186799.451Fq D,,,6.831mF,,3600Wg3600*9 分解炉有效高度 =3.0×9=27mH,t,W Fgg 4.2分解炉结构尺寸 10 11