全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法

摘要

一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法属于建材领域，将煤矸石、炉渣、硫酸渣、电石收尘灰、石灰石渣、石灰渣按重量比重配比后送入烘干中卸磨和粉煤灰一起送入选粉机，然后进入干燥管与电石渣混合，废渣经干燥管干燥后进入生料均化库送入二级预热器上升烟道，生料被预热后进入一级旋风器，收集的生料从一级旋风器落入三级旋风器上升烟道，热交换后进入二级旋风器，分离的固相送入分解炉分解后送入三级旋风器进行气固分离，固相落入烟室进行煅烧，然后送入回转窑进一步煅烧后生成水泥生料；该方法中配料全部采用废渣并加入了吸热的石灰石渣，去除了硅质原料，使反应温度充分降低，解决了余热锅炉结皮问题，缩短了煅烧时间。

说明书

技术领域：

本发明属于建材领域，涉及一种水泥熟料生产方法，尤其涉及一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法。

背景技术

电石法聚氯乙烯工艺主要是通过水与电石反应，生产乙炔气，乙炔素有“有机化工之母”美称，是目前世界上有机化工产品最基础的原料之一，但电石法聚氯乙烯生产过程，每生产一吨PVC将生产1.6吨电石渣，同时产生25吨电石渣浆，预计到2011年年底，我国电石法聚氯乙烯产量将突破1000万吨，每年将产生1600万吨以上电石废渣，同时产生2.5亿吨电石渣浆，按传统的填埋法处理，不仅需增加电石渣运输掩埋的巨额投资，更重要的是将会对环境造成严重的影响。

电石渣如长期在室外堆放，形成的电石渣废水是强碱性、高悬浮物废水，同时还含有硫化物等有毒有害物质，且多项指标违反国家排放标准。废水直接排放后，其中悬浮物在输送过程中产生沉淀，会造成管道堵塞，直接造成河床淤塞。

电石渣浆废水PH为12-14，废水中硫化物超标，但当环境水体PH发生变化，呈中性或微酸性时，就会造成大量硫化氢外逸。此外硫化物排入河道后在细菌参与下和河水中溶解氧反应生成硫酸盐，耗去水中大量的溶解氧，致使水生动物大量死亡，水体发黑发臭。另外电石渣堆放占用大量的土地，长期堆积对土地侵蚀严重，而且电石渣含水率超过50％以上，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面。

所以电石法聚氯乙烯要发展，必需解决生产过程中产生的大量废渣这一围绕行业发展健康发展的难题，这是电石法聚氯乙烯行业可持续发展的关键。干法乙炔技术是近年来逐步发展的新型乙炔发生技术，其反应耗水量仅为湿法乙炔的20％左右，产生的电石渣含水5％左右，杜绝了电石渣浆的产生，节水效果显著。同时，由于产生的电石渣含水率低，为发展电石渣新型干法水泥技术提供了条件，相继诸多研发机构和企业对其关键技术进行了集中研发和攻克。

中国专利200810072854.5的公开了一种干排电石渣100％替代天然石灰质原料生产水泥熟料工艺方法，以电石渣为主要原料，采用窑外分解生产水泥熟料的方法，其原料配比为电石渣71.8-77.8％、砂岩为8％-12％、硫酸渣1.5-2.5％、粉煤灰11.2-15.2％，该方法将电石渣100％替代天然石灰质原料生产水泥熟料解决了电石渣用量少的问题，使大量的污染废渣变废为宝。但是，该方法中电石渣是生产水泥熟料的精品钙质原料，在电石渣生成过程中会产生石灰石渣、石灰渣、电石收尘灰等一系列钙质废渣，没有搭配处理掉，还会造成一定环境污染；其次，砂岩8％-12％时为高硅配料，由于砂岩结晶SiO₂难磨难烧，电耗煤耗高，产量、质量就会降低，给煅烧工艺造成化学匹配问题；其三、该方法配方在生产过程中会导致预热器出口废气温度高，造成系统结皮，故障多。

众所周知，电石渣100％替代天然石灰质原料生产水泥熟料在预热器产生固相反应，分解炉下部温度850℃，上部温度960℃，出三级预热器930℃物料升溫快，液相出现早，在三级入口处已经有熟料烧成，频繁堵塞下料管和预热器，二级出口温度750℃，一级预热器出口温度在680℃，造成氢氧化钙分解快，使一级预热器产生22％的碳酸钙逆反应，有1.5％CaCO₃逆反应进入高温风机粘附叶片，造成风机震动大，轴承升温高，无法正常运转。其次，硅质原料砂岩为结晶二氧化硅，出分解炉入窑后才能转为化合SiO₂。大量氧化钙没有相应多的活性SiO₂反应，只能和废气中的CO₂形成逆反应，再加上氯、硫、钾、钠和18％的水蒸气，造成预热器结皮堵塞，窑内通风不畅，火焰回缩，烧坏窑皮、窑砖，运转率低，设备故障频繁发生等现象。

中国专利200720098247.7公布的一种电石渣全部替代石灰石煅烧水泥的装置方法，其特征是在于第一和第二级旋风预热器的进口连接风管的入料口分别通过下料溜管连接分料阀，生料分别进二级、三级旋风预热器出口进行“高温煅烧、中温分解”，该方法解决了一级出口温度偏高问题。但存在以下不足，其一，一级出口温度在550℃，如果采用烘干湿渣效率较好，采用干渣出口温度还是高，热耗浪费大；其二，电石渣全部代替石灰石分解炉的主要作用是煅烧砂岩，由于砂岩中的结晶SiO₂转化为化合SiO₂较慢，反而使电石渣分解出的氧化钙活性钝化，不得不加长窑体，增加工艺复杂性，造成设备故障多。

文献中也公布了一种方法，金延宇等编写的利用废渣低温煅烧高标号变异熟料[J]《中国水泥》2011年4月。该技术解决了熟料强度差，易烧性不好等问题，一级旋风预热器出口温度680℃降为600℃，逆反应减少再经干燥管悬浮生料吸收，高温风机叶轮消除了结皮，熟料强度提高10MPa左右，煤耗降低，但是，其一、该方法中仍要采用5％的粉化砂岩配料，造成各氧化物分解、脱水、与固相反应不能重合；其二、没考虑石灰石渣能大幅度降低一级旋风器温度，它比电石渣分解慢，相对这部分氧化钙钝化时间短在窑内与C₂S反应迅速容易形成C₃S，反而这部分石灰渣是增产部分、更能降低煤耗；其三、还有300℃余热靠增雾喷湿来降低，约合650kJ/kg热值，占烧成热耗的24％沒有利用；其四、余热锅炉达到600℃处容易结皮。其五，方法中依靠的是热力活化和化学活化原理，在操作中容易出现不稳定现象；其六、将硅质原料风积沙按重量11％配比改为5％粉化砂岩，其余部分由炉渣和粉煤灰补充，分解炉煤耗大幅度下降，分解炉温度控制由850℃-900℃下降为800℃-850℃，进三级预热器温度为870℃，出三级预器温度为860℃，出二级预器温度730℃，出一级预器温度600℃，其中废气由喷雾增湿降温300℃。但是，由于温度高逆反应没有根除和喷雾水混合时常粘壁，达到一定厚度从高处坠落砸坏锥底，产生漏风影响正常生产。

综上所述，现有的技术中解决了电石渣这一问题，但用于水泥生产过程中存在的上述缺点未能解决，提供一种运行稳定连续、成本低、余热利用率高的水泥熟料生产方法是该行业渴望解决的问题。

发明内容：

本发明的目在于解决现有技术中废渣未能全部利用、添加砂岩造成预热器温度高影响生产、余热锅炉结皮的问题，进而提供了一种制造成本低，能耗利用率高，设备故障少，水泥熟料强度高的全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

(一)全废渣生产水泥熟料的原料及重量份数为：

电石渣55-75份，电石收尘灰2-7份，石灰渣1-10份，石灰石渣5-15份，粉煤灰6-10份，炉渣3-6份，煤矸石3-6份，硫酸渣2-3份；

(二)生产工艺方法为：

一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，包括如下步骤：首先将煤矸石、炉渣、硫酸渣、电石收尘灰、石灰石渣、石灰渣六种废渣按重量比重配比后送入烘干中卸磨粉磨成细粉和粉煤灰一起送入选粉机混合筛选合格的细粉，然后进入干燥管与电石渣按重量比混合，筛选不合格的粗粉返回中卸磨研磨，废渣经干燥管干燥后进入生料均化库，当温度为80℃-100℃时送入温度为600℃-750℃的二级预热器上升烟道，生料被预热后进入一级旋风器收集下来，废气从一级旋风器出口排出，收集的生料从一级旋风器落入温度为700℃-900℃的三级旋风器上升烟道，热交换后进入二级旋风器进行气固分离，废气从二级旋风器出口排出，分离的固相送入分解炉分解后送入三级旋风器进行气固分离，固相落入烟室进行煅烧，然后送入回转窑进一步煅烧后生成水泥生料，由回转窑出口排出。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其干燥管与回转窑相互连通，余热循环利用，降低成本。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其一级旋风器出口温度在450℃以内，解决余热锅炉结皮问题。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其固相在二级旋风器下料出口温度为600℃-650℃，废气在二级旋风器出口为650℃-700℃。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其回转窑内温度在1250℃-1350℃。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其二级预热器上升烟道温度在650℃-700℃之间。

上述的一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，其三级旋风器上升烟道温度在750℃-850℃之间。

本发明的优点在于：其一、配方中加入了石灰渣，不用硅质校正原料砂岩、硅石，使物料在短时间内进入回转窑进行煅烧，操作简单系统稳定，设备运转率高；其次、一级预热器出口温度由600℃降低到450℃以内，使氢氧化钙不产生分解条件，不形成氧化钙和二氧化碳的逆反应，使余热锅炉不结皮；其三、本方案利用低品位钙质石灰石渣与高品位电石渣搭配使用，一个吸热，一个放热解决了出口温度高，又达到资源再利用和清洁生产的目的。

因此，本方案采取急剧燃烧理论，将配料方案添加一定量的劣质石灰石渣吸热，使二级上升烟道降温变为预热，三级上升烟道分解，从生料入二级预热器上升烟道到分解炉只需要短短几秒种之内完成，物料迅速升温至800-850℃，分解后的活性物质CaO₂、SiO₂、AlO₃、Fe₂O₃在分解炉迅速生成Cl₂A₇、C₂S和铁酸盐矿物，减轻了回转窑的运转负荷，提高了产品的质量、和产量。

附图说明

图1是本发明实施例1的工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图1详细描述本发明，但本发明的范围并不仅局限于实例，其要求保护的范围记载于权利要求的权项中。

实施例1

(一)全废渣生产水泥熟料的原料及重量份数为：

电石渣55-75份，电石收尘灰2-7份，石灰渣1-10份，石灰石渣5-15份，粉煤灰6-10份，炉渣3-6份，煤矸石3-6份，硫酸渣2-3份；

(二)生产工艺方法为：

一种全废渣低温急剧煅烧高标号水泥熟料方法，包括如下步骤：首先将煤矸石4份1、炉渣4份2、硫酸渣2.5份3、电石收尘灰5份4、石灰石渣10份5、石灰渣6份6按重量比重配比后送入烘干中卸磨11粉磨成细粉和粉煤灰12一起送入选粉机10混合筛选合格的细粉，然后进入干燥管8与含水量7％的电石渣62.5份7混合，筛选不合格的粗粉返回中卸磨11研磨，废渣经回转窑20窑尾废气提供的250℃的温度在干燥管8干燥后进入生料均化库9，当温度为90℃时送入温度为680℃的二级预热器上升烟道13，生料被预热到430℃，进入一级旋风器14收集下来，废气从一级旋风器14出口排出，收集的生料从一级旋风器14落入温度为860℃的三级旋风器上升烟道15，热交换后进入二级旋风器16进行气固分离，废气从二级旋风器16出口排出，分离的固相送入分解炉17分解后送入三级旋风器18进行气固分离，固相落入烟室19进行煅烧，然后送入回转窑20在1300℃的温度下进一步煅烧后生成水泥生料，由回转窑20出口排出。

实施例2与实施例1的不同之处在于：二级旋风器出口温度为600℃，废气在二级旋风器出口为650℃，回转窑温度为1250℃。

实施例2与实施例1或2的不同之处在于：二级旋风器出口温度为650℃，废气在二级旋风器出口为700℃，回转窑温度为1350℃。