[发明专利]利用电石生产的废弃物制备水泥熟料的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用电石生产的废弃物制备水泥熟料的方法。

背景技术

在传统的水泥工业中，钙源往往由碳酸钙提供，碳酸钙在高温下分解为氧化钙，氧化钙再与铝源和硅源反应，生成水泥熟料的各种单矿。在这个过程中，生石灰不仅可以完全取代碳酸钙做为钙源，而且在煅烧过程中省略了碳酸钙高温分解这一过程，减少了在生料煅烧过程中的能耗，节省了成本。

在电石生产过程中，会产生大量的以生石灰和石灰石为主要成分的废弃物。如果弃之不用，势必造成资源的浪费，不能达到资源有效利用；再者，如果处理不当还会造成环境污染，影响生态平衡和人类生存环境。石灰粉和石灰窑除尘粉这两种废弃物均可以做为水泥生产过程中的钙源用于生产过程，不仅能够合理的利用资源降低生产成本，还能大大减少环境污染，符合节能减排的要求。

目前，利用电石渣替代石灰石质原料生产水泥的研究国内外已有报道。如专利《干排电石渣100％替代天然石灰石质原料干法生产水泥熟料工艺方法》(CN 101265041)公布了一种干排电石渣100％替代天然石灰石质原料，并添加砂石、粉煤灰和硫酸渣三种辅料经一系列生产步骤生产水泥熟料的方法；专利《电石渣干烧制水泥熟料的工艺方法》(CN 101475324)公布了一种电石渣经过烘干和粉磨处理后，和辅助材料混合烧制水泥熟料的工艺方法。但是利用电石生产过程中的废弃物制备生产水泥熟料的工艺方法报道较少。且电石渣中硅铁由于易磨性较差，对粉磨设备要求较高，采用电石生产过程中的废弃物，即生石灰粉石灰窑除尘分可降低对粉磨设备的要求。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种低成本、低功耗、质量好的用电石生产过程中废弃的生石灰粉和石灰窑除尘粉替代石灰石的作为原料，电石生产过程中废弃的兰碳粉和兰炭烘干除尘粉作为辅助燃料，生产水泥熟料的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：利用电石生产的废弃物制备水泥熟料的方法，包括有以下步骤：

1)取料：原料以及质量百分比如下：生石灰粉30％―40％，石灰窑除尘粉30％―40％，页岩8.5％―12.5％，硫铁矿渣2％―3.5％，粉煤灰11.5％―15.5％；

2)将生石灰粉、石灰窑除尘粉脱水；

3)取各原料，并进行挤压粉磨，再将所得原料混合均化；

4)按照新型干法工艺送入窑中进行煅烧，即可制得水泥熟料。

按上述方案，所述的新型干法工艺包括有以下步骤：①预热分解：充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热，使原料预热及部分碳酸盐分解；②水泥熟料的烧成：进入回转窑中进行熟料的烧成；在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的各种矿物；③水泥粉磨：将水泥熟料粉磨至适宜的粒度，形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

按上述方案，所述的生石灰粉是生石灰石在筛选时产生的细小颗粒，其主要成分为含量在83.5％-86.2wt.％的氧化钙；所述的石灰窑除尘粉是煅烧石灰石时产生的烟尘，其主要成分为含量在90wt.％以上的碳酸钙。

本发明的成本分析如下：

由于水泥熟料的生产的成本很大一部分是能耗，因此在此只核算由于应用电石生产过程中的废弃物带来的成本降低的部分。

由于石灰窑除尘粉的主要成分是碳酸钙，因此以石灰窑除尘粉取代部分碳酸钙基本不会带来能耗的降低；以石灰粉取代部分水泥生料中的碳酸钙则会带来一定量的能耗降低。以生产1吨水泥熟料为标准进行计算：

常温下的碳酸钙煅烧分解生成氧化钙的过程如下：

在过程1中，碳酸钙受热升温，考虑到无论是用那种钙源生产水泥熟料都要经过类似的升温过程，而且生石灰、石灰石等物质的比热容非常接近，因此不考虑该过程中的能耗变化；

在过程2中，碳酸钙受热分解；

1kg*1000g/(56g/mol)*(186kj/mol)＝3321kj；

其中186kj/mol是碳酸钙的分解焓；

所以生产1kg的碳酸钙分解需要的能量为3321kj；

生产1吨水泥熟料大概需要1.3吨的碳酸钙，1.3吨的碳酸钙受热分解需要吸收的能量有：

1.3t*1000kg/t*3321kj/kg＝4.32*10⁶kj，约相当于140kg标准煤的发热量；

由此可以看出，在降低能耗一项的成本减少约为：110元；