一种粉煤灰合成水泥及生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种粉煤灰合成水泥及生产方法，粉煤灰合成水泥由下列组分组成：含碳量5％以上的粉煤灰50％～90％，钙质原料5～40％，激发剂1.5％～10％，促进剂1.5％～10％、校正剂2％～10％。本发明具有如下的技术效果，1、可实现全流程二氧化硫的零排放。2、可降低生产成本。3、提高水泥强度。4、实现了原料中残余碳和可燃成分的燃烧。5、既节约了燃料成本，又强化了工艺过程。6、用残碳做燃料，既节约了能源，又降低了成本，更有利于环境保护。7、焙烧过程既可达到脱碳、脱水目的，提高了生产装备对原料的适应性。8、本发明的磨粉工序，其工艺和设备与现在通用的水泥熟料磨完全一致，便于水泥企业技术改造和嫁接。9、原料和辅助原料，来源广泛，市场供应充足；选用的设备成熟可靠，通用性强。
【专利说明】一种粉煤灰合成水泥及生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉煤灰合成水泥及生产方法。
【背景技术】
[0002]粉煤灰原灰是一种工业固体废物，是燃煤电厂或动力锅炉排出的主要固体废弃物，是从煤粉燃烧后的烟气中搜捕下来的细灰。我国历史存留粉煤灰达120亿吨。按全国平均排灰水平计算，每增加10MW装机容量，每年将增加近万吨粉煤灰的排放量。由于煤的不完全燃烧，造成大量粉煤灰烧失量超标(部分烧失量高达15%以上)，不能直接运用到建材、建筑等领域，被直接排入储灰场或排入到江河湖海中，形成了大量的被废弃的“高碳湿排粉煤灰”。我国高碳粉煤灰历年累积排放总库存量约11亿吨。这些粉煤灰对环境产生或造成以下危害:1、造成扬尘；2、污染水体；3、浸害植被；4、淤塞河道；5占用土地:历史排放的粉煤灰占地已达50万亩。根据中国资源综合利用协会测算，2009年我国综合利用粉煤灰约4亿吨，综合利用率为68%。基本实现了由“以储为主”向“以用为主”的转变。欧盟、美国、日本等先进国家粉煤灰利用率已达70%?80%，对节约资源和保护环境起到了重要作用。来自国家工业和信息化部的数据显示，至“十一五”期末，我国大宗工业固体废物综合利用量达到11亿吨，比“十五”期末增长5.6亿吨；综合利用率达到40%，比“十五”末提高7个百分点；从事大宗工业固体废物综合利用的企业超过15，000家，产值达到3，000亿元，从业人员达200万人以上。工信部在《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》中明确:至2015年，我国粉煤灰的综合利用量要由2010年的32600万吨提高到39600万吨，粉煤灰综合利用率要由2010年的68%提高到70%。粉煤灰主要用于拌制水泥混凝土和砂浆时作掺合料及水泥生产中作混合材料。随着科学技术的发展，粉煤灰的应用领域也不断扩大，现在粉煤灰的主要用途有:1、用作水泥掺合料:国家标准规定，粉煤灰用于水泥前掺不受比例约束，用于水泥后掺可以达到40%。2、用于水泥制造:以低温合成水泥为代表的粉煤灰水泥制造技术，原料中粉煤灰的用量可达到70%。3、用作新型建材原料:空心砖、双免砖、蒸压砖、加气砖、泡沫混凝土等新型建材，粉煤灰的配入量一般都在30%以上。4、提取精煤粉:对于含碳量大于10%的粉煤灰，可用浮选或电选的办法，提取其中的焦煤颗粒，得率可以达到20%以上，提取的精煤粉可用作特殊燃料或用作活性碳、化工原料。5、制造污水处理剂:粉煤灰经过表面改性后，可用于处理矿井污水、冶炼污水、化工污水、印染污水及污水的深度处理。6、提取有价成分:从粉煤灰中提取漂珠、沉珠、铁精粉、三氧化二铝、五氧化二钒等，已经广泛应用于化工、冶金、造纸、塑料、橡胶、涂料、耐火材料及新材料等工业领域。我国及国外相关机构对粉煤灰合成水泥都有研究，并取得了相关成果和专利。但基本思路都是水化合成后再低温烧成，存在投资大、流程长、成本高、固废处理量低、消耗外部燃料等问题，致使粉煤灰合成水泥缺乏市场竞争优势。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种粉煤灰合成水泥及生产方法。
[0004]本发明的技术方案是，一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:由下列组分组成:含碳量5%以上的粉煤灰50%?90%，钙质原料5?40%，激发剂1.5%?10%，促进剂1.5%?10%、校正剂2%?10%。
[0005]所述的钙质原料为石灰或以氧化钙为主要成分的电石渣。
[0006]所述的激发剂为水泥或水泥熟料。
[0007]所述的激发剂为天然石膏或脱硫石膏。
[0008]所述的校正剂为黄土、细砂、页岩、硫酸渣、铁矿粉、矿渣或煤矸石。
[0009]—种粉煤灰合成水泥的生产方法:
[0010](1)将上述原料混合均匀为混合料；
[0011](2)用成型设备将混合料加工成团块；团块形状为球状、条状或块状中的一种，团块直径或长度大于5毫米；成型设备为制棒机、制砖机、压块机、压球机或成球机中的一种；
[0012](3)将成型后的团块，在常温至150°C，相对湿度50%以上，反应1小时以上；
[0013](4)将反应后的成型后的团块加入到工业窑炉中焙烧，焙烧温度550?1100°C，时间0.5?12小时；焙烧设备可为平炉、竖窑、回转窑或隧道窑中的一种；
[0014](5)磨粉，80 μ m方孔筛筛余不大于10 %或45 μ m方孔筛筛余不大于30 %;成粉煤灰合成水泥。
[0015]本发明具有如下的技术效果，1、本发明的焙烧工序，是将合成后的团块加入到工业窑炉中，原料中的碳和可燃成分在空气的作用下燃烧，生成二氧化碳排出，实现各种原料的脱碳、脱水和固相反应，在焙烧工序，具有固硫作用，可实现全流程二氧化硫的零排放。2、本发明选用的原料，95%以上来源于粉煤灰原灰、工业副产石膏(如脱硫石膏)、电石渣等工业固废既解决了原灰不能成型的问题，又在合成工序中转化为水泥的组成部分；不但增强了对工业固废的处理能力，而且可降低生产成本。3、本发明选用的石膏，可用天然石膏，也可用工业副产石膏，在配料阶段加入，简化了后续配料工序；在焙烧阶段550?1100°C下形成煅烧硬石膏。煅烧硬石膏是熟料水化活性的激发剂，能加速熟料水化，促进水化产物的生成，且能形成致密水泥石结构，提高水泥强度。4、本发明针对粉状原料透气性差、助燃空气不能通过、烟气不能排出而不可燃烧的问题，设置了成型工序和设备，将原料加工成团块，利用团块间隙形成气流通道，可适应工业窑炉对炉料的要求，实现了原料中残余碳和可燃成分的燃烧。5、本发明的合成工序，可利用外部热源或焙烧炉的烟气余热与团块中的水分，形成低温(常温至150°C )高湿(相对湿度50%?100% )环境，既节约了燃料成本，又强化了工艺过程。6、本发明利用原灰中的残碳为主要燃料，该残碳是经过电厂锅炉1200°C以上燃烧后的产物，具有低硫、低挥发份的特征。用这些残碳做燃料，既节约了能源，又降低了成本，更有利于环境保护。7、本发明采用内热焙烧，将焙烧温度设定在550?1100°C范围内，温度过低不能保持燃烧稳定；温度过高，可能造成低熔点化合物出现粘结现象，还可能破坏钙质原料的固硫作用。焙烧过程既可达到脱碳、脱水目的，也可将原灰中的动植物残骸及其它有机物一并脱除，提高了生产装备对原料的适应性。在800?1100°C温度区间，各种原料进行固相反应，生成Ca0.A1203(CA)、Ca0.Fe203 (CF)、2Ca0.Si02 (C2S)、12Ca0.7A1203 (C12A7)、2Ca0.Al203Si02 (C2AS)、3Ca0.A1203 (C3A)和 4Ca0.A1203.Fe203 (C4AF)等水硬性胶凝材料。8、本发明的磨粉工序，其工艺和设备与现在通用的水泥熟料磨完全一致，便于水泥企业技术改造和嫁接。9、本发明选用的原料和辅助原料，来源广泛，市场供应充足；选用的设备成熟可靠，通用性强。因此而设计和建设的生产系统具有选择性广和适应性强的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0018]一、实施例1
[0019]一种粉煤灰合成水泥由下列组分组成:含碳量5%以上的粉煤灰50%，石灰或以氧化钙为主要成分的电石渣40 %，激发剂为水泥或水泥熟料3 %，促进剂为天然石膏或脱硫石膏3%、校正剂为黄土、细砂、页岩、硫酸渣、铁矿粉、矿渣或煤矸石4%。
[0020]二、实施例2
[0021]一种粉煤灰合成水泥由下列组分组成:含碳量5%以上的粉煤灰60%，石灰或以氧化钙为主要成分的电石渣20 %，激发剂为水泥或水泥熟料6 %，促进剂为天然石膏或脱硫石膏6%、校正剂为黄土、细砂、页岩、硫酸渣、铁矿粉、矿渣或煤矸石8%。
[0022]三、实施例3
[0023]一种粉煤灰合成水泥由下列组分组成:含碳量5%以上的粉煤灰90%，石灰或以氧化钙为主要成分的电石渣5%，激发剂为水泥或水泥熟料1.5%，促进剂为天然石膏或脱硫石膏1.5%、校正剂为黄土、细砂、页岩、硫酸渣、铁矿粉、矿渣或煤矸石2%。
[0024]一种粉煤灰合成水泥的生产方法:如图1所示。
[0025](I)将上述原料混合均匀为混合料；
[0026](2)用成型设备将混合料加工成团块；团块形状为球状、条状或块状中的一种，团块直径或长度大于5毫米；成型设备为制棒机、制砖机、压块机、压球机或成球机中的一种；
[0027](3)将成型后的团块，在常温至150°C，相对湿度50%以上，反应I小时以上；
[0028](4)将反应后的成型后的团块加入到工业窑炉中焙烧，焙烧温度550?1100°C，时间0.5?12小时；焙烧设备可为平炉、竖窑、回转窑或隧道窑中的一种；
[0029](5)磨粉，80 μ m方孔筛筛余不大于10 %或45 μ m方孔筛筛余不大于30 %;成粉煤灰合成水泥。
[0030]粉煤灰碳含量为5%以上，低于5 %，可适当配煤，粉煤灰水分2?50%。
[0031]钙质原料:含氧化钙(干基)50%以上的任何原料，用以将原料粘接成型，在合成阶段生成水化硅酸钙或钙矾石，在焙烧阶段生成水硬性胶凝材料。本发明推荐使用电石渣。
[0032]粉煤灰原灰:本发明方法的主要原料，本方法特别适合含碳量大于5%的电厂陈年原灰。生产中，应将原灰中的杂物如草木、砖石、金属等筛除，推荐选用滚筒筛筛除5mm以上杂物。
【权利要求】
1.一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:由下列组分组成:含碳量5%以上的粉煤灰50%?90%，钙质原料5?40%，激发剂1.5%?10%，促进剂1.5%?10%、校正剂2%?10%。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:所述的钙质原料为石灰或以氧化钙为主要成分的电石渣。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:所述的激发剂为水泥或水泥熟料。
4.根据权利要求1所述的一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:所述的激发剂为天然石膏或脱硫石膏。
5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰合成水泥，其特征在于:所述的校正剂为黄土、细砂、页岩、硫酸渣、铁矿粉、矿渣或煤矸石。
6.—种粉煤灰合成水泥的生产方法: (1)将上述原料混合均匀为混合料； (2)用成型设备将混合料加工成团块；团块形状为球状、条状或块状中的一种，团块直径或长度大于5毫米；成型设备为制棒机、制砖机、压块机、压球机或成球机中的一种； (3)将成型后的团块，在常温至150°C，相对湿度50%以上，反应1小时以上； (4)将反应后的成型后的团块加入到工业窑炉中焙烧，焙烧温度550?1100°C，时间.0.5?12小时；焙烧设备可为平炉、竖窑、回转窑或隧道窑中的一种； (5)磨粉，80μ m方孔筛筛余不大于10%或45 μ m方孔筛筛余不大于30%;成粉煤灰合成水泥。
【文档编号】C04B7/26GK104261705SQ201410427437
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】成浩, 罗啸寒 申请人:成浩, 罗啸寒