专利名称：火力发电厂粉煤灰直接生产水泥的方法
技术领域：
本发明涉及一种火力发电厂利用粉煤灰直接生产水泥的方法，系粉煤灰的综合利用，属建材工业。
粉煤灰是火力发电厂排出的废渣。由煤块经破碎成一定细度的煤粉，在煤粉炉中经1100℃～1500℃的高温悬浮燃烧之后的产物，每发10KWH的电产生1kg的粉煤灰，10万KW装机容量的火力发电厂，每年排放粉煤灰10万吨。目前全世界用于火力发电的煤炭占60％，粉煤灰总排放量每年达8亿多吨，且以每年5000万吨的速度递增。我国火力发电量占总发电量的80％，1995年全国公共火力发电厂产生粉煤灰1亿多吨，2000年粉煤灰排放量达1.6亿多吨，其中只有30％得到了利用，至今我国已堆存粉煤灰达7亿多吨。因此，如何利用粉煤灰成了每个国家的重要国策之一，利用粉煤灰生产水泥是国内外综合利用粉煤灰的主要途径。粉煤灰制水泥有两种方法，一是代替粘土原料配制生料；二是粉煤灰与熟料一起混磨，做水泥混合材，采用一种方法称单掺，如果两种方法都用称双掺。粉煤灰的掺量一般在20％～40％，掺入粉煤灰后，能显著的降低水泥的水化热，是用作大坝水泥的优良品种。除此之外，可生产低热、快硬、早强水泥和砌筑抹灰等低标号水泥。我国早在60年代就把粉煤灰用于混凝土和砂浆中，代替部份高标号水泥，后来又制成了石灰、火山灰低标号水泥。70年代制成了粉煤灰少熟料水泥。1981年合肥水泥研究院掺入粉煤灰、矿渣、石灰和石膏制成了无熟料水泥，1984年北京市建工所与北京市六建公司合作把原状干粉煤灰与生石灰混和磨细制成双灰粉，代替部份水泥和石灰。1986年北京科技大学和河北省建筑研究所合作，开发研制了粉煤灰予均化湿法工艺，省去了湿状粉煤灰烘干的工艺，加入熟料和水泥制成了砌筑抹灰水泥。但这些利用粉煤灰制水泥的方法基本上是传统的“两磨一烧”，即粉磨生料、成球焙烧、粉磨，或是在旋窑中焙烧，掺量受到一定的限制，不能全部用尽粉煤灰。即使生产低标号水泥也是另行掺入水泥熟料和石灰混磨而成。这种方法是对能源的一种浪费，因粉煤灰是一种优良的火山灰活性材料，无须再耗能焙烧，这种方法增加了水泥的成本；另一方面对火力发电厂来说，也是一种资源浪费，排放的粉煤灰用不完，不仅占用耕地，而且由于二次扬尘和有害元素浸出，对周围生态环境造成严重危害。
本发明的目的在于提供一种火力发电厂能全部用完粉煤灰，直接生产水泥的方法，且节能、无二次环境污染。
这种粉煤灰直接制水泥的方法是运用煤粉悬浮燃烧时的热能和储灰仓灰渣的余热，使加入的碳酸钙、氧化钙等助剂与煤粉燃烧产生的灰份生成硅酸盐的原理。
在粉磨煤粉时加入一定比例的碳酸钙、氧化钙等助剂与煤一同混磨，其细度在0.1mm以下，其比例是根据煤中灰份的含量及化学组成和所需生产水泥的特性以及能耗合理性来决定的，加入的碳酸钙氧化钙等助剂使之与煤粉燃烧后的硅、铝、铁、镁、钾、钠、硫等元素直接在1100℃～1500℃高温悬浮燃烧下，发生分解、氧化、熔融等变化，在气流的作用下，粉粒互相碰撞产生固相反应而生成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等合适矿物组成和岩相结构。并且使之生成的硅酸三钙的含量在42～60％，硅酸二钙的含量18～32％，铝酸三钙4～12％，铁铝酸四钙的含量10～18％，直接使粉煤灰生成微细颗粒的水泥熟料。为充分利用热能，根据氧化钙与粘土中的酸性氧化物在高温下产生固相反应生成硅酸钙、铝酸钙、铁铝酸钙的原理，而排入储灰仓的灰渣温度在1200℃～1300℃，将氧化钙与适量酸性粘土粉碎成小于0.1mm的颗粒与灰渣一同送入予先予热到1100℃以上经保温的立窑中煅烧，使之生成具有硅酸钙、铝酸钙、铁酸钙的水泥熟料。
如果生产普通硅酸盐水泥、道路水泥按计量添加在煤粉中的助剂重量，可减少20％～30％。如果生产低标号水泥可不在煤粉中添加助剂，而直接将碳酸钙、氧化钙等助剂利用灰渣的余热即可制成低标号水泥。
为了保证水泥的化学组成和稳定的物理性能。在粉磨煤粉之前精确测定煤的灰份及其化学组成，精确计量石灰石粉或生石灰粉，根据所需水泥特性严格控制氧化钙的饱和系数，一般控制在0.75至0.85之间。为使粉煤灰水泥具有合格的安定性，应严格控制石灰石和石灰中的氧化镁含量(最高不超过5％)的同时，充分与煤粉拌和均匀，有利于高温下的化合反应，避免游离氧化钙的产生。
本发明与现有技术相比，简化了工艺流程，无须另外添加熟料和水泥石灰，而且能全部用尽粉煤灰，由两磨一烧简化成加入外加剂粉磨即成水泥。由于这种水泥熟料是在悬浮燃烧的高温下与气流作用下生成微细的玻璃珠，提高了易磨性，由于在火力发电厂就地使用粉煤灰生产水泥，减少了运输环节，减少了设备投资，大大降低了生产成本、降低了能耗，杜绝了粉煤灰的环境污染，对火力发电厂具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
实施例1、取现排放的干粉煤灰，测得粉煤灰的化学组成化学成份Sio2At2O3Ft2O3CaO MgO Na2O K2O SO3烧失可溶硅含量％52.31 20.34 10.15 2.84 1.21 0.43 1.57 0.48 8.4 2.32、取煤样测得灰份为17.5％。
3、根据所制水泥特性，按氧化钙饱和系数0.65～0.9计算石灰石粉和石灰粉的用量(计算出吨煤添加量)。
4、按吨煤添加量添入煤中混磨。
5、将混磨后的煤粉送入煤粉炉燃烧。
6、将生成的熟料干排入储灰仓。
7、添加外加剂粉磨至细度合格即为成品。
权利要求
1.运用火力发电厂煤粉燃烧的热能和灰渣的余热，使加入的石灰石或石灰粉等助剂，与燃烧产生的粉煤灰直接化合成硅酸盐生产的水泥熟料及其硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、道路水泥、大坝水泥、低标号水泥。
2.在粉磨煤粉时同时加入一定比例的碳酸钙、氧化钙等助剂生产的水泥熟料。
3.使用煤粉与添加的碳酸钙、氧化钙等助剂悬浮燃烧生产的水泥熟料。
4.以粉煤灰不添加水泥熟料、水泥、直接生产的低标号水泥。
全文摘要
本发明涉及火力发电厂粉煤灰直接生产水泥的方法。使用煤粉在煤粉炉燃烧的热能和灰渣的余热，使加入的碳酸钙、氧化钙等助剂与燃烧产生的粉煤灰化合成具有一定矿物组成和岩相结构的硅酸盐水泥熟料，可全部用尽粉煤灰，成本低，投资少，制成不同性能的水泥，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益，适于火力发电厂粉煤灰的综合利用。
文档编号C04B18/04GK1438196SQ03103259
公开日2003年8月27日 申请日期2003年1月28日 优先权日2003年1月28日
发明者张振慧 申请人:张振慧