煤矸石代粘土配料煅燒水泥熟料試驗研究.pdf

1、我國是一個煤炭生產和消費大國，煤炭開采和加工過程中伴隨著大量煤矸石排出，目前已成為我國工業(yè)固體廢棄物中排放量和堆存量最大的一種。煤矸石堆積如山，周圍環(huán)境不僅遭到破壞，而且還占用大量土地。在水泥生產中，硅鋁質材料目前通常采用粘土，而粘土的反應活化能較高使得水泥能耗過高，且粘土開采破壞植被，毀壞田地，致使許多發(fā)達國家已禁止使用粘土燒制水泥。而煤矸石的灰成分大都與粘土成分相似，可作為粘土的替代原料。將煤矸石代替粘土質原料配入水泥生料中，不僅擺

2、脫粘土資源匱乏的束縛，而且還可以使煤矸石能源資源一體化充分利用，可謂一舉兩得。 根據我國煤矸石的地理分布特征，對全國幾個典型礦區(qū)的煤矸石進行了代表性的采樣工作，并進行物化特性分析。通過分析可以清楚的看到，煤矸石的化學成分以及礦物組成都與水泥生產中的粘土質原料極為相近，且煤矸石中含有大量的富氧礦物及微量元素，這些對熟料的煅燒起積極的礦化作用，因此將煤矸石應用于水泥生產是完全有可能的。此外，煤矸石本身具有一定的發(fā)熱量，這樣還可以為水

3、泥煅燒提供一定的熱量，從而達到節(jié)約水泥煅燒煤耗的目的。 對煤矸石進行粉磨性能試驗，研究了幾種煤矸石細度與粉磨時間的關系，對比煤矸石與砂巖、頁巖的易磨性，并分析三個不同粘土替代率的煤矸石配方水泥生料的粉磨性能差異。結果表明：單獨粉磨時，煤矸石的易磨性明顯比粘土質原料差，但是煤矸石之間的粉磨性能相差不大。在相同粉磨條件下，兩者要達到水泥生產對細度的要求，煤矸石要比粘土質原料粉磨時間長5～10min左右。煤矸石在生料中混合粉磨時，由于

4、水泥生產中粘土質原料摻量較低，即使全部取代粘土質原料用煤矸石配料，對生料粉磨細度也影響不大，一般均能滿足生料細度要求。 文章中模擬了新型干法回轉窯水泥煅燒工藝，采用了遞減試湊法對生料配方進行優(yōu)化設計，將生料的率值設定為KH=1.01，SM=2.8，IM=1.4，根據各種原料的化學分析對生料進行配制，然后進行生料均化和熟料煅燒?？紤]到煅燒溫度對生料易燒性的影響，試驗中設置了1250℃，1300℃，1350℃，1400℃，1450℃

5、等五個煅燒溫度的工礦。通過試驗表明，隨著溫度的升高，燒成的熟料在外觀上可以清楚的看到液相的逐漸增多，顏色也逐漸加深，并最終在1400℃時與實際水泥生產的熟料的外觀一致，此時熟料的游離氧化鈣含量基本降到了2％以下，熟料已基本燒成。通過對熟料的XRD分析也可以清晰地看到，熟料中的各種礦相比例也趨于合理，且隨溫度的升高變化不大。 試驗中不僅考慮到溫度對生料易燒性的影響，而且研究了石灰石品質及尾礦的加入對生料易燒性的影響。通過化學成分及

6、熟料XRD分析可知，生料的易燒性與石灰石品質有關，石灰石品位越低，其生料易燒性越好，但是無論采用何種石灰石與煤矸石配料均能保證煅燒后熟料的質量。另外，在煤矸石生料中摻入尾礦，可以進一步改善生料的易燒性，即煤矸石與礦化劑復摻效果更好。 對熟料的抗壓強度進行試驗分析。通過試驗可以得出本試驗中的熟料強度在很大程度上都已經接近或者超過了現有的水泥廠生產熟料標準，因此可以得出，煤矸石代替粘土配料進行水泥熟料煅燒是可行的。 最后，在