[发明专利]水泥的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的水泥的生产方法，属于水泥生产技术领域。

背景技术

水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，是一种重要的基础建筑材料，广泛地应 用于土木建筑、水利、国防等，我国每年水泥的需求量约为13亿吨。

硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、铝酸三钙(C₃A) 和铁铝酸四钙(C₄AF)组成。其中硅酸三钙是熟料的主要矿物，其含量通常在 54％～60％左右。硅酸三钙、铝酸三钙早期强度高，硅酸二钙、铁铝酸四钙后期 强度增长较快，其中以硅酸三钙强度在四种主要矿物中为最高，适当提高熟料 中硅酸三钙含量，可获得高质量水泥熟料。

生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰质和黏土质，有时掺加校正原料以补充 某些成分的不足，其工艺流程是首先将各种原料破碎，经配料、磨粉、均化制 得水泥生料，生料经悬浮预热、预分解，进入水泥回转窑进行煅烧，煅烧温度 在1350℃～1450℃，煅烧时间在30～45分钟，熟料经冷却后与石膏等一起粉磨， 制得成品水泥。

以预分解窑为代表的新型干法水泥生产技术是国际公认的代表当代技术发 展水平的水泥生产方法，具有生产能力大、自动化程度高、工业废弃物利用量 大等一系列优点，成为当今世界水泥工业生产的主要技术。该方法存在以下问 题：(1)反应时间长，一般为30～45分钟，能量消耗大；(2)原料需要充分均 化以获得稳定的入窑生料，否则会影响水泥质量；(3)水泥烧成窑体积庞大， 设备投资高。(4)煅烧过程中，液相量一般只能控制在22％～26％左右，液相量 较低，造成传质传热效率低，反应速率较慢，若提高液相量，会给煅烧操作带 来困难，如结大块、结圈、烧流等，且容易损坏煅烧设备，使水泥生产无法顺 利进行。(5)熟料经蓖式冷却机冷却过程中产生大量热空气，废热利用投资大。

水泥作为高耗能行业，节约能耗已成为全行业面临的一个迫切问题。本说 明人经常长期努力，提出了一种新的水泥生产技术，旨在克服当前水泥生产中 存在的诸多问题，进一步降低水泥生产的能耗，提高水泥产品的质量和档次。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低能耗的水泥生产工艺。

本发明的技术方案：包括原料破碎、配料、磨粉、均化制得水泥生料，水 泥生料经预热、预分解、熔融、煅烧、冷却、配料、粉磨得成品水泥，其特征 在于水泥生料经预热、预分解后由以下步骤完成：

a、将水泥生料经预热、预分解后进入温度为1350℃-1650℃(优选 1450～1550℃)的高温熔池中熔融反应得到熔融体；

其中，所述高温熔池是由水泥生料分解后进一步升温熔化为熔融体形成过 流态的反应池，使得连续进入高温熔池中的生料(预分解后)能进行熔池熔炼 反应(熔融烧成反应)；

b、通过浸没于熔融体中的喷枪喷入燃料和助燃气体提供能量，进行水泥熔 融烧成反应；

其中，熔融烧成反应温度：1350℃～1650℃(优选的是1450～1550℃)；反 应时间2～10分钟(优选的是3～5分钟)；

所述喷入燃料或助燃气体采用的喷枪可以是侧喷枪，从侧面喷入，也可以 是顶喷枪，从熔池上部喷入。

c、高温熔融熟料连续地经冷却、配料、粉磨即得成品水泥。

上述的燃料可以是煤、天然气、一氧化碳或水煤气。

上述的助燃气体可以是空气或富氧空气。

高温熔池是为了使高温熔池内熔融体在熔化后形成过流态，使得连续进入 高温熔池的预分解生料能进行熔池熔炼反应(熔融烧成反应)。最低温度是依据 硅酸二钙向硅酸三钙转化的最低温度点确定，温度高限是依据高温耐材的承受 温度限度来确定的。

熔融熟料采用雾化冷却，冷却效率高、效果好，并可提高了余热的利用率。

本发明水泥生产方法是全熔融液相反应，传质传热速率大大提高，反应时间 短，转化速率高，提高了生产能力，从而也节省了大量能耗。

另外，采用本发明方法，水泥熟料的质量可调控，可通过控制反应时间， 控制C₃S、A₃S、C₂S、C₄FA的含量，以生产不同标号的水泥。