[其他]高炉熔融矿渣直接转换成水泥熟料的新工艺

说明书

本发明属建筑材料的制取方法。

现在用高炉矿渣制取水泥是将熔融矿渣用水骤冷、粒化，而制得玻璃体水渣，经烘干后，作为水泥熟料的配加料。一般配比为30～40%。

用配加料法生产矿渣水泥，熔融矿渣的热量未能利用。水渣粉磨耗电量大，效率低。并生产水渣耗水量大，而且矿渣水泥强度只能达400^＃左右，混凝土早期强度低。

通过对高炉矿渣的化学分析，铸造生铁和炼钢生铁的重矿渣，其中的氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO₂）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化镁（MgO）含量占总量的百分之九十五以上，三氧化二铁（Fe₂O₃）、氧化锰（MnO）和硫（S）的含量一般均为百分之一左右。硅酸盐水泥的化学组成与高炉矿渣的化学组成完全一样，仅含量不同。各大钢厂的高炉矿渣成份见表一。

高炉矿渣的矿物组成，据我国不同成份矿渣的岩相鉴定，由于矿渣中二氧化硅和三氧化二铝的含量较多，生成较多的假硅灰石（α-2CaO·SiO₂）和钙铝黄长石（2CaO·Ai₂O₃·SiO₂）而使矿渣中硅酸二钙（2CaO·SiO₂）的生成量显著降低，并无法生成硅酸三钙（3CaO·SiO₂）

为了充分利用高炉矿渣，充分利用熔融高炉矿渣的热能，设计了一种高炉熔融矿渣直接转换成水泥熟料的新工艺，生产有普遍利用价值的水泥熟料。

本发明是用加压后的高炉煤气与载有高温粉沫原料的加温加压空气混合，并燃烧成1500～1600℃高温二相流气体，以200～300m/S的流速喷吹从混渣炉流出的1450～1500℃熔融矿渣，使其成雾状，并与高温雾状的固体粉沫原料-氧化钙（CaO）、三氧化二铁（Fe₂O₃）、氟化钙（CaF₂）等发生湍流态下的均匀混合，同时发生硅酸盐化学反应。然后在离心集聚反应器中集聚，并控制和延长反应时间，使反应彻底，氧化钙被完成吸收，生成粒状水泥熟料，并使烟气和熟料分开。

本发明水泥熟料生产工艺流程如附图1，工艺设备布置如附图2。

图2中高温高炉熔融矿渣液倒入入口（1）、流入有加热和保温作用的混渣炉（2）通过能控制流量的渣井（20），流入矿渣雾化器（19）中，高温空气与高温雾状的固体粉沫原料-氧化钙、三氧化二铁和氟化钙等组成的二相流通过输送管（16）进入燃烧喷口，与从正面喷入燃烧喷口的经加压到4～6Kg/Cm²的高炉煤气（设备布置中未画出）在燃烧喷口燃烧，喷射出1500～1600℃的高温气体，以200～300m/S的流速喷入雾化器，使矿液雾化，并与原料粉沫发生均匀混合。混合后的原料，通过反应输送管（4），以100～200m/S的流速从切线方向喷入离心集聚反应器（5），在离心集聚反应器（5）中，因离心力作用使生成的高温半液态水泥熟料迅速在筒壁上集结，而与烟气分离。水泥熟料分离出后，靠重力和水冷刮板的定期刮削，而进入旋转输送窑（13），并控制和延长了反应时间。通过有一定倾角的旋转输送窑的旋转，熟料被输送到气流隔离器（14）而落到复合式蓖式冷却机（15）上。此时氧化钙已被完全吸收，生成粒状水泥熟料。然后经4-6Kg/Cm²的压缩空气快速冷却。促进硅酸三钙（3CaO、SiO₂）的生成，增加熟料硅酸三钙的含量，最后通过破碎机（17）破碎，从（18）流到熟料成品库。

在复合式蓖式冷却机（17）中的压缩空气与高温熟料进行热交换，使其温度达750～850℃，高温压缩空气进入热空气输送管（16）中，与从第四级旋风筒热交换器（7）底部流出的高温原料粉沫相汇合，组成二相流而输送到燃烧喷口，最后到达矿液雾化器（19）中。

离心集聚反应器（5）中分离出的高温烟气，通过旋转输送窑（13）而从切线方向进入第四级旋风筒热交换器（7）的热风入口，依次经（8）、（9）、（10）各级旋风筒热交换器，完成对原料粉沫的热交换而排出。

铁矿石、石灰石、萤石经粉碎成90μm以下的粉沫，并按一定配料比混均，自原料仓（12）中经限料控制器（11）而依次进入（10）、（9）、（8）、（7），各级旋风筒热交换器，与高温烟气发生热交换。原料被加热到750～850℃，于第四级旋风筒热交换器（7）的底部进入热空气输送管（16），再由高压高温空气输送到燃烧喷口及矿液雾化器（19）中。