一种节能降耗的新型干法水泥熟料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用新型干法制备的水泥熟料，特别涉及一种节能降耗的新型干法水 泥熟料，本发明还涉及该节能降耗的新型干法水泥熟料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 水泥熟料是先以石灰石和粘土质、铁质原料为主要原料，按适当比例配制磨成生 料，然后烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。水泥熟料的形成过程如下： 1.水分蒸发： 自由水分随生料温度升高而逐渐蒸发，当温度升高至100~150°c时，生料中自由水分 全部被排除。
[0003] 2.粘土质原料脱水： 生料温度升至450°C时，高岭土脱去化学结合水。
[0004] 在900°~950°C时，无定形物质又转变为晶体，同时放出热量。
[0005] 3.碳酸盐分解： 碳酸钙与碳酸镁在600°C都开始分解，碳酸镁在750°C时分解剧烈进行，而碳酸钙约在 900°C时才快速分解。
[0006] MgCO3=MgCHCO2 CaCO3=CaCHCO2 4.固相反应： 水泥熟料中的主要矿物在800~1300°C时可以由固相物质相互反应而生成。
[0007] 800 ~900°C 时，CaO 与 A1203、Fe2O3 反应，生成 CA、CF ; 900 ~1100°C时，生成 c12a7、c2f、c2s; 1100 ~1300°C 时，生成 c3a、c4af。
[0008] 以上反应进行时放出一定热量，物料本身温度上升很快。
[0009] 5.硅酸三钙（C3S)的形成和烧成反应： 硅酸三钙要在液相中才能大量形成。当温度升高到近1300°c时，C3A、C4AF、R 2O等熔剂 矿物变成液相，C2S与CaO溶解在高温液相中，互相反应生成C3S ;C3S的生成速度与烧成温 度和反应时间有关。其生成温度过程一般为1300~1450~1300°C。
[0010] 熟料烧成后，温度逐渐下降，C3S形成速度减慢直至液相凝固。
[0011] 6.熟料冷却。
[0012] 目前，水泥生产方法分为湿法、半干法、干法三大类。其中，湿法是将生料磨成含水 量为32~36%的料浆，然后进入回转窑煅烧成熟料再制成水泥的方法。半干法是将磨成的 干生料粉加水10~15%制成料球入窑煅烧成熟料再制成水泥的方法，在该方法中采用的窑 为立窑或带炉篦子加热机的立波尔窑。干法又分为普通干法和新型干法，普通干法是干生 料粉直接入回转窑（即中空窑）煅烧成熟料，或干生料经旋风预热或经立筒预热后入回转窑 煅烧成熟料再制成水泥的方法。新型干法指干生料粉经悬浮预热、再经分解炉预分解后入 回转窑煅烧成熟料再制成水泥的方法。新型干法水泥制备方法是目前水泥熟料的常用制备 方法。
[0013] 现有新型干法水泥熟料配方的硅酸率、铝氧率和饱和比三个率值都要求"两高一 中"，即硅酸率高，通常控制S M兰2. 3~2. 9 ;铝氧率高，通常控制I M兰L 4~L 9 ;饱和 比适中，以降低熟料中的液相量，提高硅酸盐矿物含量，减少结皮、结圈，提高熟料强度。但 其不足之处是，熟料配方硅酸率高，会导致液相中熔剂矿物C 3A和C4AF含量低，即生成的C3A 和C4AF少,放热量也随之减少,物料温度升温慢,而固相反应中液相量低,反应速度低,所需 的烧成温度高；铝氧率高，熔剂矿物中的C 3A高，而C3A的粘度大，会使得液相粘度大，造成固 相反应的速度降低，烧成的温度高(大约1450°C左右)，烧成时间长，造成目前的新型干法水 泥熟料制备烧成耗煤量大，往往每烧成1吨熟料需要消耗1ΚΓ120千克标准煤。在能源日 益趋紧、煤炭资源枯竭且不可再生的形势下，节煤意义深远。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的之一在于提供一种节能降耗的新型干法水泥熟料。
[0015] 本发明的目的之二在于提供上述节能降耗的水泥熟料的制备方法。
[0016] 本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：一种节能降耗的新型干法水泥熟 料，由石灰石、粘土质和铁质原料为主要原料构成的生料烧制而成，其配方的硅酸率g 2. 1， 1. 2兰铝氧率〈1. 4,饱和比为0. 86~0. 96,熟料中的Si02、A1203、Fe2O 3和CaO的含量按以下 公式计算： SiO2=SMX (Al203+Fe203)，SM 为硅酸率； Al2O3=IMXFe2O3，頂为铝氧率； Fe2O3= Σ (Al203+Fe203+Si02+Ca0)/【（2· 8XKH+1) X (頂+1) XSM+2. 65XM+1. 35】，KH 为饱和比； CaO= Σ (Al203+Fe203+ SiO2+ CaO)- Al203_Fe203 _Si02。
[0017] 本发明①是将硅酸率降低，使物料烧制成液相时，其中的熔剂矿物C3A和C 4AF含 量升高，生成C3A和C4AF时能放出较多的热量，使物料本身温度迅速升高，有利于减少耗煤 量；同时,还能使固相反应中液相量增高,反应速度随之提高，因为液相量越高，固相反应 就越容易，所需的烧成温度就会随之降低，可缩短烧成时间；②是将铝氧率控制在I. 2~1. 4 (尹1. 4)之间，控制熔剂矿物中的C3A的含量为适量，使液相粘度降低，从而使固相反应的 速度得以提高，进一步缩短反应时间，上述两点措施叠加，能够有效地降低熟料制备的耗煤 量，并且，其性能与现有的水泥熟料相当。
[0018] 本发明可以做以下改进：在熟料的化学成分中含有氟化钙（CaF2),其含量为熟料 总重量的0. 1%~0. 5%，优选0. 25%~0. 35%。所述氟化钙采用萤石或其废渣添加至生料中。生 料中加入CaF2，在固相反应中CaF2起到矿化作用，进一步降低熟料的烧成温度，节约熟料煤 耗。同时，还有利于提1?熟料KH，提1? C3S含量，从而提1?熟料强度。
[0019] 本发明在上述基础上还可以做以下改进：在熟料的化学成分中含有P2O5，其含量 为熟料中重量的0. 1%~〇. 5%，优选0. 25%~0. 35%。所述P2O5采用磷矿或其废渣或过磷酸钙添 加至生料中。生料中加入P 2O5，降低固相反应的共熔点以降低烧成温度，节约熟料煤耗；同 时，形成磷酸盐矿物而提高熟料早期强度。
[0020] 本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：一种节能降耗的新型干法水泥熟 料的制备方法，包括以下步骤： (1) 以熟料的硅酸率g 2. 1，I. 2 g铝氧率〈1. 4,饱和比0. 86、. 96为基准，按以下公式 计算熟料中的Si02、A1203、Fe 2O3和CaO的含量； (2) 按照步骤（1)换算计量石灰石、粘土质原料、铁质原料，混合磨成干生料粉； (3) 干生料粉进入均化库经均化后再送入悬浮预热器，经预热升温达860~880°C后 进入分解炉，然后再进入回转窑，在130(Tl40(rC中经30-40分钟煅烧成熟料； SiO2=SMX (Al203+Fe203)，SM 为硅酸率； Al2O3=IMXFe2O3，頂为铝氧率； Fe2O3= Σ (Al203+Fe203+Si02+Ca0)/【（2· 8XKH+1) X (頂+1) XSM+2. 65XM+1. 35】，KH 为饱和比； CaO= Σ (Al203+Fe203+ SiO2+ CaO)- Al203_Fe203 _Si02。
[0021] 本发明可以做以下改进：在生料中还加入氟化钙（CaF2)时，即在所述步骤（2)中 还添加萤石或其废渣，与石灰石、粘土质原料和铁质原料混合磨成干生料粉，其中，所述萤 石或其废渣添加的量能够使熟料中氟化钙（CaF 2)含量为熟料总重量的0. 1%~0. 5%，优选 0. 25%~0. 35%。
[0022] 本发明可以做以下改进：生料中还加入P2O5时，所述步骤（2)为：添加磷矿或其废 渣或过磷酸钙，与萤石或其废渣、石灰石、粘土质原料和铁