水泥熟料产量的提高方法技术

从水泥窑装置回收的水泥熟料的产量通过下面的方法得到提高，将含有二氧化硅和钙或铝中至少一种的氧化物的粒状物料，例如飞灰，加入与热的水泥熟料接触，飞灰熔化为部分熔融的物料，该部分熔融的物料与热的熟料进行化学反应，以生产高温处理的熔融结晶水硬硅酸盐的水泥熟料；增量剂在水泥熟料形成的下游加入到热的水泥熟料中，并适宜地在水泥窑装置冷却器的上游端，或在水泥窑中燃烧区的下游，和更特别地是在水泥窑排放端的初始冷却区加入到水泥熟料中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高从水泥窑装置回收的水泥熟料的产量的方法。
技术介绍
在水泥厂，水泥熟料是在水泥窑中于高温下，由水泥熟料的生料制得的，所述水泥熟料的生料穿过水泥窑，从进料端到达出料端，并在高温下穿过不同的处理区。将得到的热的水泥熟料送入冷却器中，该热的水泥熟料在离开水泥窑的燃烧区时和在排放端的温度一般约为1400℃，冷却器是用于冷却水泥熟料的系统，并且熟料以熟料床的形式从冷却器进口移动到冷却器的出口，例如，在冷却器栅板上。在这里空气从置于栅板下面的喷射口吹过床层以冷却热的熟料。由冷却器的结构而定，熟料在冷却器进口的温度稍低于约1400℃，而在冷却器出口的温度约为120℃。冷却的水泥熟料磨碎至理想的细度并如此使用，或在某些情况下，它可以与增量剂混合，特别是有凝硬性质的增量剂，以生产复合水泥。增量剂节省成品水泥中的水泥熟料含量。明确地，增量剂是生产过程的副产品，该副产品有高的二氧化硅含量和含有以氧化态形式，特别是以氧化物或碳酸盐形式存在的钙和/或铝。该增量剂包括煤灰，更具体而言是飞灰和底灰；高炉炉渣和二氧化硅烟尘。另外改性剂如石灰，水泥窑尘和废的水泥或水泥熟料也可用于调节化学性质或得到对在例如需要结块时处理增量剂的益处。自约1986年以来，对控制电厂废气的强调导致低NOx燃烧器的安装，该燃烧器的安装是减少废气中氮氧化物排放的方法。这些控制的影响使F型的碳含量增加，而C型凝硬飞灰的含量较少。此外，在某些工厂在褐煤、烟煤或次烟煤中少量石油焦的添加也导致了飞灰中碳含量的增加。碳，如含在煤灰中的碳，在水泥中是有害的污染物，具有吸收化学物质的作用而导致混凝土性能的劣化。对于除去飞灰中的碳的先期尝试包括静电分离；将飞灰与液体如煤油混合并通过起泡沫将碳分离出来；和将飞灰在流化床燃烧室中进行碳的燃烧处理。底灰也含有作为污染物的碳，如果底灰用在生产水泥中，优选除去碳。以前，在复合水泥的生产中，建议将煤灰在水泥窑装置的冷却器中加入到水泥熟料中(USP 5,837,052)。在此建议中，当其在冷却器中冷却时，保持了煤灰的完整性和同一性，并且污染的碳由热熟料的热氧化，以生产水泥熟料和不含碳的煤灰的复合混合物。在USP 5,976,243中建议，在水泥窑装置的冷却器中，加高炉炉渣到水泥熟料中以除掉高炉炉渣的水份和制备水泥熟料和高炉炉渣的复合混合物，在混合物中高炉炉渣的完整和同一性得到保持。在USP 5,650,005中，提出了通过将游离石灰源加入到水泥熟料中，来提高水泥熟料中游离石灰的含量。
技术实现思路
本专利技术寻求提供一种增加或提高水泥熟料产量的方法，该水泥熟料是从水泥窑装置回收的。根据本专利技术，提供一种提高水泥熟料产量的方法，该水泥熟料是从水泥窑装置回收的，该水泥窑装置包括生产水泥熟料的水泥窑和用于冷却从所述的水泥窑出来的水泥熟料的冷却器，该方法包括a)在水泥窑中用水泥生料制备热的水泥熟料；b)将自步骤a)的热的水泥熟料送入到冷却器中；c)将含有二氧化硅和钙和铝中至少一种的氧化物的粒状物料加入与所述热的水泥熟料的形成的热的水泥熟料下游接触，并允许所述物料熔化至部分熔融的物料，将所述部分熔融的物料与热的熟料进行化学反应，以生产部分熔融的结晶水硬的硅酸盐的高温处理的水泥熟料组合物，在冷却器中冷却该水泥熟料组合物；和d)从所述冷却器中回收冷却的水泥熟料组合物，该组合物的水泥熟料含量大于步骤b)中的热的水泥熟料含量。优选实施方案的描述本专利技术的方法提高或增加从水泥窑冷却器回收的水泥熟料的产量，而不改变其化学性质，成分或工艺，也不改变水泥窑的操作参数。这是一个十分明显的优势，因为水泥窑的操作工人生性是保守的，和证明很不愿意对操作十分满意的水泥窑的操作参数作任何的改变。i)本专利技术所用的增量剂是高二氧化硅含量的物料，并还含有钙、铝或两者，该物料以将与二氧化硅在水泥窑装置的冷却器中在高温下进行反应的形式存在，以形成主要由结晶的、水硬的钙和铝硅酸盐组成的组合物。钙和铝一般分别以氧化钙和氧化铝形式存在，但少量可以以硅酸盐，例如硅酸钙和硅酸铝，和硅铝酸盐如硅铝酸钙形式存在。增量剂可以是无定性的或晶体状的，并且一般含有二氧化硅和钙和/或铝的化合物。合适的增量剂含有硅酸盐分子，该硅酸盐分子可以是钙或铝硅酸盐或两者，一般含有与水泥熟料相同但含有相当少的钙的硅酸盐，例如，煤灰，高炉炉渣和二氧化硅烟尘，这些都是工业加工或制造中的副产品。改性剂也可用于调节化学性质或得到对在例如需要结块时处理增量剂的益处。这些可以包括如石灰、水泥窑灰和水泥的材料。在水泥窑中水泥熟料形成的高温下游处，在高温处理条件下，粒状增量剂以部分熔融的状态熔化，增量剂与热的水泥熟料进行化学反应，生产主要由结晶的水硬的钙硅酸盐类构成的水泥熟料组合物，该组合物是高温处理过的组合物。在第一实施方案中，高温处理反应发生在冷却器的上游端，靠近温度是为1400℃至1000℃的水泥熟料的出口。在第二实施方案中，高温处理反应也可以发生在水泥窑的下流区，在该区是水泥熟料生成的区域，且更具体而言是在水泥窑内的出料端；水泥窑的出料端是增量剂以粗的粒子形式加入的特别有利的地方。在窑中的化学反应，即在窑中形成热的水泥熟料产品的化学反应发生在水泥窑的燃烧区，并因此在第二个实施方案中增量剂的加入发生在燃烧区的下游。考虑到增量剂向热的水泥熟料中的加入点，粒状的增量剂应当有允许在高温处理中令人满意水平的部分熔化的粒度。通常增量剂至少1重量％，更一般至少50重量％，优选至少70重量％，最优选至少90重量％应当在高温处理中部分熔融。可以认识的是，通常，在给定的温度和接触时间下，小的颗粒将比大的颗粒更容易地部分熔融。但是，有多孔的蜂房结构的大的颗粒可以与小的颗粒一样容易部分熔融。粒状增量剂部分熔融的速率和程度取决于许多因素，其包括颗粒的物理形态和粒度，粒状增量剂加入点的热的水泥熟料的温度，粒状增量剂在热熟料的高温中的暴露时间，水泥装置的结构和放出的热量如来自于被碳污染飞灰中的碳烧尽的热量。典型地飞灰有小于100微米的粒度和可以以这种形状使用。a)煤灰本专利技术所用的煤灰是指在煤燃烧炉中燃烧粉状的无烟煤或褐煤，或烟煤或次烟煤而产生的残渣。这种煤灰包括从炉子中被废气或烟道气带出的细小的散状的煤灰；和在炉子底部收集的块状的底灰。本专利技术所用的煤灰可以是F型或C型飞灰，并且一般对于F型的情况，是被碳所污染的；或同样被碳所污染的底灰，如在燃煤电厂中采用低NOx的燃烧器以减少氮氧化物所导致的，或来自一般煤燃烧器的不稳定地燃烧所导致的；或来自添加少量的石油焦到褐煤或次烟煤或烟煤中所导致的。上述的F型和C型所指的飞灰由CSA Standard A 23.5和ASTM C618定义，在此引入作为参考。典型地C类飞灰中CaO的分析含量大于8重量％，一般大于20重量％。CaO的分析含量指的是将钙用氧化物CaO表示的总量，CaO的分析含量可以包括游离石灰，也就是游离的CaO和以化学结合态，例如以钙硅酸盐类和钙铝酸盐类，晶状黄长石(Ca2Al2SiO8)和镁硅钙石Ca3MgSi2O7形态存在的CaO。典型地，C类飞灰中的游离石灰的分析含量小于3重量％。F型飞灰可以含有1至30重量％，更通常为1至15重量％，典型地为1至1O重量％的碳。F型飞灰通常含有CaO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高从水泥窑装置回收的水泥熟料产量的方法，该水泥窑装置包括生产水泥熟料的水泥窑和用于冷却从水泥窑出来的水泥熟料的冷却器，该方法包括：　　　　ａ）在水泥窑中用水泥生料生产热的水泥熟料；　　　　ｂ）将自步骤ａ）的热的水泥熟料加入到冷却器中；　　　　ｃ）将含有二氧化硅和钙或铝中至少一种的氧化物的粒状物料加入与所述热的水泥熟料形成的热的水泥熟料下游接触，并允许所述物料熔化至部分熔融的物料，将所述部分熔融的物料与热的熟料进行化学反应，以生产部分熔融的结晶水硬的硅酸盐的高温处理的水泥熟料组合物，在所述冷却器中冷却所述水泥熟料组合物；和　　　　ｄ）从所述冷却器中回收冷却的水泥熟料组合物，该组合物的水泥熟料的含量大于步骤ｂ）中的热的水泥熟料的含量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维布赖森奥茨，凯文穆瓦尔卡伊，保罗奥诺雷勒乌，罗伯特基姆昂加尔，唐纳德斯蒂芬霍普金斯，詹姆斯爱德华克罗斯，迈克尔里奇，
申请(专利权)人：莱弗格加拿大公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]