煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法
【专利摘要】本发明公开了煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，所述的干法水泥熟料生产的原料包括石灰质原料、硅铝质原料、硅质校正料、铝质校正料、铁质校正料，所述的煤矸石以配料的方式掺入干法水泥熟料生产的原料中。采用上述技术方案，针对现有技术存在的问题，通过实验研究及CFD模拟分析等技术手段，探索煤矸石在干法水泥熟料生产过程中的掺入方式、掺加量、粉磨细度等因素对生产工艺及热工设备的影响，找寻煤矸石在水泥熟料生产过程中的最佳应用途径，解决煤矸石堆积带来的环境污染和资源浪费问题，并可节约水泥生产成本，产生了巨大的经济效益和社会环境效益。
【专利说明】煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料工业生产的【技术领域】，涉及干法水泥熟料生产技术，更具体 地说，本发明涉及煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法。
【背景技术】
[0002] 作为原煤生产中排量最大的工业废渣，煤矸石是一种与煤层伴生的含碳量较低、 发热量低、灰分高且具有一定硬度的黑灰色岩石。我国煤炭绝大多数为井矿开采，煤矸石的 产出率较高，其生产量约占煤炭开采量的10%?25%，成为中国积存量和年产量最大、占 用堆积场地最多的工业废物。其储量巨大，且未得到充分的利用。
[0003] 根据国家发改委编制的《"十二五"大宗固体废物综合利用实施方案》所述，2015 年我国煤矸石产量将达到7. 76亿吨，占典型大宗工业固体废弃物总量的42%。目前国内 煤矸石的综合利用率逐年提高，但还有相当数量的煤矸石未被利用，累积堆存量超过45亿 吨，占用了巨大的土地资源，造成了严重的环境污染。
[0004] 目前，煤矸石主要的综合利用方向有：生产建筑材料、生产化工产品、能源利用、农 林业领域等。生产建筑材料包括制砖、制备陶瓷、用作混凝土骨料等。但作为水泥生产的替 代原料研究还不是很多。若能够作为干法水泥熟料生产的原料应用，则其用量会巨大，相应 的处理量也会很大，将会是一种很理想的煤矸石处理途径。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其目的是解决煤矸石 堆积带来的环境污染和资源浪费问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0007] 本发明的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，所述的干法水泥熟料生产的 原料包括石灰质原料、硅铝质原料、硅质校正料、铝质校正料、铁质校正料，所述的煤矸石以 配料的方式掺入干法水泥熟料生产的原料中。
[0008] 所述煤砰石的掺入量为原料总质量的9%或9%以下。
[0009] 煤矸石的发热量在400?1000kcal/kg之间。
[0010] 所述的煤矸石与其他原料一同加入原料磨进行粉磨，原料磨出磨的生料细度为 80um;筛余 < 12%。
[0011] 具体地，煤矸石作为原料配比后，其熟料的三个率值范围为：KH= 0. 91 ±0. 02,SM=2. 6±0. 1，IM= 1. 6±0. 1。
[0012] 在实际操作中，严格控制关键部位的温度参数，防止系统产生结皮，即：
[0013] 控制C1筒出口温度在330°C以下；控制C2筒出口温度在540°C以下；控制分解炉 出口温度900°C以下。
[0014] 所述的应用方法应用于各种规模的干法水泥熟料生产线。
[0015] 本发明采用上述技术方案，针对现有技术存在的问题，通过实验研究及CFD模拟 分析等技术手段，探索煤矸石在新型干法水泥熟料生产过程中的掺入方式、掺加量、粉磨细 度等因素对生产工艺及热工设备的影响，找寻煤矸石在水泥熟料生产过程中的最佳应用途 径，解决煤矸石堆积带来的环境污染和资源浪费问题，并可节约水泥生产成本，产生了巨大 的经济效益和社会环境效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的基础实验研究、CFD|旲拟研究内容的不意图；
[0017] 图2为本发明的热工计算研究内容的示意图；
[0018] 图3为不同煤矸石掺入量低硅配料方案游离氧化钙含量的示意图；
[0019] 图4为不同细度煤矸石+低硅配料方案游离氧化钙含量的示意图；
[0020] 图5为原料出磨不同细度煤矸石+低硅配料方案游离氧化钙含量的示意图；
[0021] 图6为煤矸石TG-DSC曲线图；
[0022] 图7为煤粉燃尽率和生料分解率分布曲线图；
[0023] 图8为分解炉内中心剖面温度分布图谱；
[0024] 图9为煤砰石应用于烧成系统的热平衡图（煤砰石掺加量为3. 3% )。
【具体实施方式】
[0025] 下面对照附图，通过对实施例（5000t/d熟料生产线）的描述，对本发明的具体实 施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有 更完整、准确和深入的理解。
[0026] 本发明应用于新型干法水泥熟料生产中。通过实验研究及CFD模拟分析等技术手 段，研究煤矸石的成分及燃烧特性，并针对不同的配料方案，开展水泥熟料煅烧试验；研究 煤矸石在新型干法水泥熟料生产过程中的掺入方式、掺加量、粉磨细度等因素对生产工艺 及热工设备的影响；研究不同煤矸石掺量、不同煤矸石细度条件下对水泥熟料易烧性的影 响；通过CFD数值模拟技术，研究煤矸石与煤粉混合物在分解炉中的燃烧特性及对分解炉 温度场、速度场、颗粒轨迹、气体成分等产生的影响。
[0027] 通过理论研究和科学实验，确定煤矸石可应用于新型干法水泥熟料生产中，掺入 量可达9%左右；找到煤矸石在水泥熟料生产过程中的最佳应用途径，解决煤矸石堆积带 来的环境污染和资源浪费问题，并可节约水泥生产成本，产生巨大的经济效益和社会环境 效益。
[0028] 本发明的研究方法是：在查阅大量文献资料的基础工作上，针对具有一定热值的 煤矸石试样进行基础实验研究，以确定煤矸石的最佳掺入方式和细度控制；CFD(计算流体 力学）数值模拟分析研究，以确定煤矸石的加入对分解炉系统工况影响；热工计算研究，以 确定混合燃料特性、烧成系统热耗变化及预热器出口温度变化。
[0029]具体研究内容示意图如图1、图2所示。
[0030] 本文涉及的成分的百分比，均为质量的百分比。
[0031] 煤矸石在新型干法水泥熟料生产中应用的发明技术方案论述如下：
[0032] 一、煤矸石掺入方式的选择比较：
[0033] 1、煤矸石作为配料使用：
[0034] 对石灰石、硅铝质料、煤矸石及铁质料试样进行XRF(X射线衍射分析方法）分析， 分析结果如表1所示。
[0035] 表1、原料化学成分XRF分析（％ )
[0036]
【权利要求】
1. 煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，所述的干法水泥熟料生产的原料包括石 灰质原料、硅铝质原料、硅质校正料、铝质校正料、铁质校正料，其特征在于：所述的煤矸石 以配料的方式掺入干法水泥熟料生产的原料中。
2. 按照权利要求1所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其特征在于：所 述煤矸石的掺入量为原料总质量的9%或9%以下。
3. 按照权利要求2所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其特征在于：煤 石干石的发热量在400?1000kcal/kg之间。
4. 按照权利要求1或2或3所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其特 征在于：所述的煤矸石与其他原料一同加入原料磨进行粉磨，原料磨出磨的生料细度为 80um ;筛余 < 12%。
5. 按照权利要求1或2或3所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其 特征在于：煤矸石作为原料配比后，其熟料的三个率值范围为：KH = 0. 91±0. 02, SM = 2. 6±0. 1，IM = 1. 6±0. 1。
6. 按照权利要求1至5中任一项所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其 特征在于：在实际操作中，严格控制关键部位的温度参数，防止系统产生结皮，即： 控制C1筒出口温度在330°C以下；控制C2筒出口温度在540°C以下；控制分解炉出口 温度900°C以下。
7. 按照权利要求1至6中任一项所述的煤矸石在干法水泥熟料生产中的应用方法，其 特征在于：所述的应用方法应用于各种规模的干法水泥熟料生产线。
【文档编号】C04B7/24GK104386930SQ201410505362
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】江斌, 盛赵宝, 张宗见, 汪克春, 轩红钟 申请人:安徽海螺建材设计研究院