煤矸石代粘土配料煅燒水泥熟料試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，煤炭開(kāi)采和加工過(guò)程中伴隨著大量煤矸石排出，目前已成為我國(guó)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(chǎn)中，硅鋁質(zhì)材料目前通常采用粘土，而粘土的反應(yīng)活化能較高使得水泥能耗過(guò)高，且粘土開(kāi)采破壞植被，毀壞田地，致使許多發(fā)達(dá)國(guó)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(zhì)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(jù)我國(guó)煤矸石的地理分布特征，對(duì)全國(guó)幾個(gè)典型礦區(qū)的煤矸石進(jìn)行了代表性的采樣工作，并進(jìn)行物化特性分析。通過(guò)分析可以清楚的看到，煤矸石的化學(xué)成分以及礦物組成都與水泥生產(chǎn)中的粘土質(zhì)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(duì)熟料的煅燒起積極的礦化作用，因此將煤矸石應(yīng)用于水泥生產(chǎn)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(dá)到節(jié)約水泥煅燒煤耗的目的。 對(duì)煤矸石進(jìn)行粉磨性能試驗(yàn)，研究了幾種煤矸石細(xì)度與粉磨時(shí)間的關(guān)系，對(duì)比煤矸石與砂巖、頁(yè)巖的易磨性，并分析三個(gè)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(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)粉磨時(shí)，煤矸石的易磨性明顯比粘土質(zhì)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(dá)到水泥生產(chǎn)對(duì)細(xì)度的要求，煤矸石要比粘土質(zhì)原料粉磨時(shí)間長(zhǎng)5～10min左右。煤矸石在生料中混合粉磨時(shí)，由于

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

5、等五個(gè)煅燒溫度的工礦。通過(guò)試驗(yàn)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(shí)與實(shí)際水泥生產(chǎn)的熟料的外觀一致，此時(shí)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(guò)對(duì)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(yàn)中不僅考慮到溫度對(duì)生料易燒性的影響，而且研究了石灰石品質(zhì)及尾礦的加入對(duì)生料易燒性的影響。通過(guò)化學(xué)成分及

6、熟料XRD分析可知，生料的易燒性與石灰石品質(zhì)有關(guān)，石灰石品位越低，其生料易燒性越好，但是無(wú)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(zhì)量。另外，在煤矸石生料中摻入尾礦，可以進(jìn)一步改善生料的易燒性，即煤矸石與礦化劑復(fù)摻效果更好。 對(duì)熟料的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)分析。通過(guò)試驗(yàn)可以得出本試驗(yàn)中的熟料強(qiáng)度在很大程度上都已經(jīng)接近或者超過(guò)了現(xiàn)有的水泥廠生產(chǎn)熟料標(biāo)準(zhǔn)，因此可以得出，煤矸石代替粘土配料進(jìn)行水泥熟料煅燒是可行的。 最后，在