[发明专利]一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法，尤其涉及一种利用高硫石灰石尾矿生产的硅酸盐水泥熟料及其制备方法。其特征在于，它包括原材料处理、生料配料、熟料煅烧等工艺过程，通过搭配使用高硫石灰石尾矿替代优质石灰石0%~40%，优化水泥熟料生产工艺烧制水泥熟料，其熟料率值控制在：铝率IM=1.8~2.1，石灰饱和系数KM=0.92‑0.94，硅率SM=2.5‑2.8。本发明制得的硅酸盐水泥熟料不仅具有优良的物理性能，而且制备过程充分利用石灰石尾矿等矿产资源，烧制优质硅酸盐水泥熟料，促进资源的可持续化利用。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法。

背景技术

在矿山开采中，通常优先选用优质高品位的石灰石作为水泥生产的原材料，而对于部分低品位的硅、铝、硫等成分含量高而钙成分含量低的尾矿则露天堆放、弃之不用，这造成了资源的浪费，增加了生产成本。低品位高硫石灰石在分选矿石时一般作为尾矿扔掉，且每年随着开采量的增加，高硫石灰石尾矿量也逐渐增加，如何有效利用高硫石灰石尾矿生产优质熟料是水泥行业亟待解决的问题。

在硅酸盐水泥生产中，预热器-分解炉-窑系统的硫主要由原料及燃料引入，硫在高硫石灰石尾矿中主要以硫酸盐或硫化物的形式存在，在氧化气氛中硫酸钙开始分解温度为750℃～1100℃，1450℃分解完全，硫酸钙于900℃～1000℃和碳发生反应，并产生SO₂进入窑气中；窑气中硫能和碱蒸气会发生化合反应，也能与生料中的固态碱化合形成碱金属硫酸盐，并凝聚在生料表面，最终都随生料进入烧成带，从而在预热器和窑之间出现硫循环与富集，形成硫的“内循环”。在水泥烧成过程中，原燃材料中高硫含量一方面能降低烧成温度、加速阿利特形成、改善熟料矿物组成，另一方面会加重结皮堵塞以及造成熟料游离氧化钙高、熟料质量波动大等问题，因此会持续影响水泥回转窑内熟料煅烧。由于石灰石尾矿当中硫含量较高，不仅在熟料煅烧过程中对窑系统有较大的影响，对熟料产质量不利，而且窑尾烟气中高SO₂气体成分含量，对生态环境造成不利影响。

为消除高硫石灰石尾矿对水泥熟料煅烧带来的负面影响，需要充分利用各种物理化学手段，促进熟料矿相体系的低温快速形成，大幅提高熟料矿相体系的胶凝性。由于硫会降低熟料的液相粘度和表面张力，导致水泥回转窑内结大圈，影响窑况稳定，因此通过采用高铝率为基础的“三高”配料方案，能优化熟料的液相量和液相黏度，稳定窑况；高硅酸钙熟料一般具有较高强度，而对于高硅熟料，提高熟料铝率，有利于阿利特形成，研究表明阿利特晶体尺寸随铝率增加而减小，晶体长径比明显增加，熟料物理性能增加，特别当煅烧温度高于1400℃，高硅高铝熟料具有较高的易烧性，因此高饱石灰石饱和系数、硅率、铝率的配料方案保证了熟料的3天和28天强度，提高了熟料质量。

为降低高硫石灰石尾矿的使用对环境和设备运行的影响，可采用旁路放风系统，能很大程度降低预分解窑系统中循环富集，缓解预分解窑系统结皮的产生，同时降低窑尾SO₂含量排放量。

因此，通过提高高硫石灰石尾矿的利用，优化生料配料和熟料煅烧工艺，采用高铝率、高石灰饱和系数、高硅率配料思路，不仅能降低生产成本、改善窑况，保证窑的正常运行及熟料产、质量的稳定，而且实现石灰石尾矿的综合利用，降低对环境的破坏。

发明内容

本发明所要解决高硫石灰石尾矿资源化综合利用问题，并烧制具有优良胶凝性的硅酸盐水泥熟料，本发明提供一种硅酸盐水泥熟料及其制备方法，通过搭配使用优质石灰石矿和高硫石灰石尾矿，提高矿山资源综合利用；通过优化熟料率值，采用高铝率、高石灰饱和系数、高硅率配料思路，降低了硫对水泥煅烧质量的影响；通过提高煅烧温度，加强熟料冷却制度，保证了熟料矿物形成和稳定，保证了熟料3天和28天强度；通过优化煅烧工艺，采用旁路放风系统，降低了窑内循环富集的硫含量，避免了结皮等对窑况稳定的影响，提高了水泥熟料产量和质量。

本发明所采用的技术方案为：