一种干法回转窑生产高硫硅酸钙低碳水泥的生产工艺的制作方法

本发明属于水泥熟料的生产技术领域，具体涉及一种干法回转窑生产高硫硅酸钙低碳水泥的生产工艺。

背景技术：

新型干法水泥回转窑是以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备，新型干法水泥窑在热效率、大量连续生产、熟料质量等方面均比立窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法窑优越很多。

生产硅酸盐水泥熟料的原材料主要是石灰质原料、粘土质原料及校正料，水泥熟料的主要矿物成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。通常硅酸三钙占矿物组成的50-60%，硅酸二钙占20-25%，铝酸三钙占5-10%，铁铝酸四钙占10-15%。水泥工业消耗大量石灰石资源，1450℃的高温煅烧需消耗大量煤炭资源，每生产一吨水泥熟料约排放一吨CO₂，0.74千克SO₂，130千克粉尘以及大量的NO_x。我国是水泥生产大国，2013年水泥产量已达到20亿吨，水泥工业一直以来就是高能耗、高资源消耗、高污染的行业，是煤电及钢铁之外的二氧化碳排放量最大的行业。

能否降低石灰饱和系数，减少水泥熟料中硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量并提高硅酸二钙的水化活性，并采用新型干法水泥回转窑在较低温度下生产高强度低碳水泥熟料是解决困扰水泥工业各种问题的有效途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种降低对石灰石资源的品质要求，降低煤炭及电能消耗，显著减少CO₂、SO₂、NO_x等大气污染物质排放的干法回转窑生产高强度低碳水泥的生产工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种干法回转窑生产高强度低碳水泥的生产工艺，所述的高强度低碳水泥的原料包括石灰石质原料、硅铝质原料和石膏，所述的原料的重量份数为：石灰石质原料：55-65份，硅铝质原料：25-35份，石膏：8-15，所述的生产工艺包括如下步骤：

步骤1：制备细料：按各原料重量份数将原料在生料磨中混合磨细，生料细度过80微米筛，并且筛余小于10%的原料重量，制得细料；

步骤2：预热：将步骤1中制得的细料放入干法水泥回转窑的预热器系统中进行5级预热，首级预热温度控制270-320℃，二级预热温度控制在450-520℃，三级预热温度控制在600-650℃，四级预热温度控制在700-760℃，五级预热温度控制在800-850℃；

步骤3：分解：将步骤2中得到的预热后的细料进入到分解炉中分解，分解炉温度保持在850-950℃，制备分解物料，并且控制生料入窑时碳酸钙的分解率大于90%；

步骤4：进入烧成带：将步骤3中制得的分解物料进入到干法水泥回转窑的烧成带，控制烧成带的温度1200-1300℃，通过烧成带的时间设定为10-15分钟，制得熟料；

步骤5：冷却：将步骤4中制得的熟料放置在篦冷机下冷却，制得高强度低碳水泥。

所述的石灰石质原料为石灰岩、泥灰岩和电石渣中一种或几种的混合物，其中氧化钙含量45-56%。

所述的硅铝质原料为铝钒土、粉煤灰、煤矸石、赤泥、瓷土和粘土中一种或几种的混合物，其中三氧化二铝大于30%。

所述的石膏可以是磷石膏、氟石膏、脱硫石膏、天然硬石膏和天然二水石膏中的一种或多种的混合物，要求三氧化硫含量大于40%。

所述的步骤3中分解物料中碳酸钙的分解率大于90%。

本发明的有益效果是：

1.低石灰饱和系数，可以显著降低对石灰质资源的CaO含量要求，因此可大量使用目前较多储量的低品位石灰石、电石渣、高炉渣等工业废渣，使用煤矸石、粉煤灰、铝钒土、赤泥等配料可以减少或不用粘土质原料及铁铝质原料。

2.该高硫硅酸钙低碳水泥熟料的烧结温度为1250±50℃，比传统硅酸盐水泥熟料的烧成温度1450℃降低150-250℃，CO₂排放量比生产传统水泥熟料排放降低15%左右，NO_x排放量降低50%左右，可比煤耗降低20%左右，可比电耗降低10%左右。

3. 该高硫硅酸钙低碳水泥熟料加入适当的石膏和石灰石生产的水泥6小时抗压强度大于15MPa，3天抗压强度大于45MPa，28天抗压强度大于60Mpa。

具体实施例

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种干法回转窑生产高强度低碳水泥的生产工艺，所述的高强度低碳水泥的原料包括石灰石质原料、硅铝质原料和石膏，所述的原料的重量份数为：泥灰岩60%，并且氧化钙含量测定结果为49%，铝钒土28%，并且测定的三氧化二铝含量46%，脱硫石膏12%，并且测定的三氧化硫含量48%，所述的生产工艺包括如下步骤：

步骤1：制备细料：按各原料重量份数将原料在生料磨中混合磨细，生料细度过80微米筛，制得细料；

步骤2：预热：将步骤1中制得的细料放入干法水泥回转窑的预热器系统中进行5级预热，首级预热温度控制270℃，二级预热温度控制在450℃，三级预热温度控制在600℃，四级预热温度控制在700℃，五级预热温度控制在800℃；

步骤3：分解：将步骤2中得到的预热后的细料进入到分解炉中分解，分解炉温度保持在900℃，制备分解物料，控制生料入窑时碳酸钙的分解率在90%；

步骤4：进入烧成带：将步骤3中制得的分解物料进入到干法水泥回转窑的烧成带，控制烧成带的温度1200℃，通过烧成带的时间设定为12分钟，制得熟料；

步骤5：冷却：将步骤4中制得的熟料放置在篦冷机下冷却，制得高强度低碳水泥。

该高硫硅酸钙低碳水泥熟料的矿物组成包括硫硅酸钙（15%）、硅酸二钙（15%），硅酸三钙（32%），硫铝酸钙（30%），铁铝酸四钙（5%）以及少量无定形中间相；按硫铝酸盐水泥国家标准测试方法，该高硫硅酸钙低碳水泥熟料力学强度发展特征为6小时抗压强度15MPa，3天抗压强度46MPa，28天抗压强度61Mpa。同时，高硫硅酸钙低碳水泥具有以下节能减排特征，即氮氧化物（NO_x）排放降低48%左右，二氧化碳（CO₂）排放降低14%左右，可比煤耗降低21%左右，可比电耗降低8%左右。

实施例2

一种干法回转窑生产高强度低碳水泥的生产工艺，所述的高强度低碳水泥的原料包括石灰石质原料、硅铝质原料和石膏，所述的原料的重量份数为：石灰石61%，并且氧化钙含量测定结果为51%，赤泥29%，并且测定的三氧化二铝含量30%，磷石膏10%，并且测定的三氧化硫含量48%，所述的生产工艺包括如下步骤：

步骤1：制备细料：按各原料重量份数将原料在生料磨中混合磨细，生料细度过80微米筛，筛余量为9%，得到细料；

步骤2：预热：将步骤1中制得的细料放入干法水泥回转窑的预热器系统中进行5级预热，首级预热温度控制300℃，二级预热温度控制在470℃，三级预热温度控制在630℃，四级预热温度控制在750℃，五级预热温度控制在850℃；

步骤3：分解：将步骤2中得到的预热后的细料进入到分解炉中分解，分解炉温度保持在950℃，制备分解物料，控制生料入窑时碳酸钙的分解率在92%；

步骤4：进入烧成带：将步骤3中制得的分解物料进入到干法水泥回转窑的烧成带，控制烧成带的温度1280℃，通过烧成带的时间设定为15分钟，制得熟料；

步骤5：冷却：将步骤4中制得的熟料放置在篦冷机下冷却，制得高强度低碳水泥。

该高硫硅酸钙低碳水泥熟料的矿物组成包括硫硅酸钙（17%）、硅酸二钙（10%），硅酸三钙（39%），硫铝酸钙（23%），铁铝酸四钙（8%）以及少量无定形中间相；按硫铝酸盐水泥国家标准测试方法，该高硫硅酸钙(C₅Si₂)含量低碳水泥熟料力学强度发展特征为6小时抗压强度大于17MPa，3天抗压强度大于47MPa，28天抗压强度大于61Mpa。同时，高硫硅酸钙低碳水泥具有以下节能减排特征，即氮氧化物（NO_x）排放降低45%左右，二氧化碳（CO₂）排放降低15%左右，可比煤耗降低20%左右，可比电耗降低8%左右。