[发明专利]煤矸石低温水泥生产方法及流化床煅烧装置

说明书

本发明涉及一种低温水泥的生产方法及其流化床煅烧装置。

随着生产技术的不断发展，我国煤炭开采量在不断增加，同时煤矸石排放量也在大幅度增加。煤矸石的大量堆积，不仅占用田地，而且对环境污染、人体健康带来很多危害。为了减少煤矸石危害性，煤矸石的综合开发利用受到了普遍重视。在水泥行业，煤矸石由于其本身化学成份和矿物组成的特点，已被用来作为硅酸盐水泥的混合材。同时也可作为少熟料和无熟料水泥的主要原料之一。但量，上述用途中存在着煤矸石利用率低或生产出的水泥强度不高等问题。

流化床自1942年诞生以来，由于其独特的运动特性和燃烧方式，在各行各业得到了广泛的应用。目前，流化床作为一种新型水泥煅烧装置而被引入水泥行业。但由于普通硅酸盐水泥的烧成温度与流化床的正常运行温度相差较大，给水泥熟料在流化床中烧成带来一定困难;另外，水泥熟料在流化床中煅烧是属于高温梯度下的快速煅烧，故生料球在床内极易磨损爆裂，降低熟料回收率，使的流化床煅烧水泥熟料的经济性不高。鉴于流化床煅烧水泥熟料的经济和技术方面问题，而使其难以推广利用。

本发明目的就是提出一种新的低温水泥生产方法及其流化床煅烧装置，以解决上述两方面问题。

本发明生产方法是这样实现的：根据水热合成原理，将一定配比的煤矸石、生石灰及其它添加料混合、消解、成型、尔后在常压下蒸养一定时间;蒸养出来的料球在一定温度下放入流化床内煅烧成水泥熟料。由于水热合成对物料间反应的加速作用，生料一般在750℃～850℃范围内即可烧成。其温度比普通硅酸盐水泥烧成温度低很多，而且完全可以在流化床内烧成煤矸石低温水泥熟料。

本发明的流化床煅烧装置要点在于：将流化床燃烧技术与水泥煅烧相结合，在以煤矸石（或其它劣质煤）为燃料情况下，通过在流化床中增设预热区、熟料冷却器、床高控制器，而在750℃～850℃的低温下煅烧出抗压强度高于325＃标号的煤矸石低温水泥熟料。

低温水泥流化床煅烧装置结构示意图如图1所示，风室4位于底部，流化床从下而上结构布置依次为：布风板3、烧成区1、布风板5、一组床高控制器6、预热区2和烟道7;另外生料加料器8设在预热区2左上部、燃料供给器14位于烧成区1右侧且在布风板3上端;溢流管9由烧成区1左侧伸出联于熟料冷却器11上;底渣管13由布风板3开始穿过风室4;气封回转下料器10位于溢流管9中部。

图2为床高控制器6的结构示意图。由图1和图2可见，其溜管16由预热区2穿过布风板5进入烧成区1，溜管16下口被位于烧成区1上部且由联于布风板5上的弹簧15牵引着的圆锥塞17堵住。弹簧15两端分别联于布风板5和圆锥塞17的底板上。

为使烧成区1和预热区2的流化速度相匹配，要求烧成区1截面积要比预热区2的截面积大，其截面积比值根据预热区2的温度、生料量、烧成温度而定。

本发明流化床煅烧装置的工作过程为：由鼓风机送来的冷风进入熟料冷却器11中，冷风在冷却熟料同时，吸热升温;预热后空气经风室4稳压后经布风板3进入烧成区1中;在烧成区1中，空气与燃料供给器14送入燃料混合燃烧，从而使烧成区1中的水泥生料得以烧成;燃烧后烟气，穿过布风板5在预热区2内预热生料球后经烟道7排出;

生料球由生料加料器8供入预热区2预热，当预热区2的床层高度超过床高控制器6的弹簧15设定拉力时，圆锥塞17自动打开，生料球经留管16进入烧成区Ⅱ煅烧，床高下降至一定高度，圆锥塞17又被弹簧15拉回原位;烧成区1中烧成的熟料经溢流管9在气封回转下料器10的控制下流入熟料冷却器11中，冷却后熟料经出料管12排出。

本发明中煤矸石低温水泥生产方法为：将煤矸石、生石灰、晶种、二水石膏按一定比例进行配料，其配比为：煤矸石：60～80%;生石灰：20～40%;外掺晶种1～5%;外掺二水石膏：0.5～4%;其中晶种采用已经活化并含有胶凝矿物的物料。将配合好的料混合搅拌，并加入20～40%水，使生石灰充分消解;消解后料在一定压力下成型，使之成为可在流化床中煅烧的8～10mm料球;尔后在常压100℃下，蒸养4～10小时，使其合成为水化产物，再投入流化床煅烧装置中先经500～650℃预热60～240秒再在750～850℃温度下煅烧300～1200秒;将煅烧熟料排出并冷却后即可得到强度高于325＃标号的煤矸石低温水泥熟料。

本发明生产方法的最佳实施例为：原料配比为：煤矸石75%;生石灰25%;外掺晶种3%;外掺二水石膏2%;并加入25%水作消解掺水量;蒸养8小时，600℃下预热120秒;最后在800℃下煅烧600秒。

本发明根据水热合成原理，利用煤矸石生产出强度在325＃标号以上的煤矸石低温水泥熟料，成功地解决了水泥生产中煤矸石利用量少、流化床煅烧水泥温度高、经济性差的问题。同时，由于该法烧成水泥温度低、煅烧时间短，余热利用率高，而体现出较高的节能价值和实用价值。