一种水泥窑用复合喷煤助燃剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种水泥窑用复合喷煤助燃剂及其应用，其助燃剂包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。将上述原料按比例称量混合，再与原煤按质量比例一起喂入磨机中，共同粉磨成混合粉体，送入水泥窑系统。或上述原料按比例称量混合，在磨机中单独粉磨成粉体，再与煤粉混合。当水泥烧成用煤为褐煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.2‑0.6％；当煤为烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.4‑0.8％；当煤为无烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.5‑1.2％。

Composite coal injection combustion supporting agent for cement kiln and application thereof

The invention relates to a composite coal combustion agent and its application in a cement kiln, which contains the raw materials and the combustion ratio is: 25 to 40% manganese slag, red mud 15 ~ 25%, 20 ~ 35% lead-zinc tailings and rare earth tailings from 5 to 10%, 8 to 20% nickel slag and industrial potassium permanganate 2 ~ 6%. The raw materials are proportionally mixed according to the proportion, and then the raw coal is fed into the mill according to the mass ratio, and the mixture is ground into a mixed powder to be sent into the cement kiln system. The raw materials are mixed according to the proportion, the powder is ground into a powder in the mill, and then mixed with the coal powder. When the cement burning coal is lignite, cement kiln with content composite combustion supporting agent on pulverized coal injection for coal quality 0.2 0.6%; when the coal is bituminous coal, cement kiln with the quality volume of the composite for coal quality coal combustion supporting agent 0.4 0.8%; when the coal is anthracite coal, cement kiln with the dosage of compound quality spray combustion improver for coal quality 0.5 1.2%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属水泥生产
，尤其涉及水泥窑系统煤粉燃烧助燃

技术介绍
水泥工业是经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。在当前形势下，水泥工业要实现可持续发展，一方面必须依靠技术进步，选用先进生产方法，降低能耗；另一方面需要提高熟料性能，大量吸纳其它工业产生的固体废弃物，发展低碳循环经济。目前国内绝大部分水泥煅烧与石灰石分解采用煤作为燃料，在新型干法水泥生产工艺中，水泥烧成系统的主流是带窑外预分解的回转窑系统，其中分解炉起着至关重要的作用，其喂煤量约占系统总需煤量的60％以上。受到企业成本控制及地域的影响，不同品质的烟煤、无烟煤、褐煤等在水泥窑系统中被广泛使用，随着煤矿的逐年开采，优质煤逐年减少，低品质煤逐步在水泥窑系统中应用，煤质的优劣将会影响到熟料锻烧、窑系统工况稳定性以及能耗高低等，因此要保持良好的煤粉燃烧状况，就必须使煤粉在分解炉及回转窑内的快速充分燃烧，而如何提高煤粉燃烧效率、降低煤粉燃烧温度成为水泥企业节能降耗、提高水泥质量的重要因素。现有水泥生产既要保证水泥窑系统中熟料的煅烧温度，又要保证分解炉中CaCO3等矿物的分解率，因此对水泥窑系统中煤粉的燃烧要求很高，特别是低品位煤与劣质煤，燃烧性能相应较差，难以满足水泥窑系统的需要。如在煤粉中添加助燃剂，能改善煤的燃烧反应、提高煤的燃烧速率、降低着火温度、提高煤的燃烬率。助燃剂在煤粉的燃烧过程中降低了气-气均相和气-固非均相反应的活化能，从而使煤粉能在较低温度下氧化燃烧，改善了煤粉燃烧过程，使煤的着火点提前；助燃剂中的部分金属盐充当氧的载体，促进氧转移，加速煤粉燃烬。一些微量金属元素对水泥熟料烧成具有矿化作用，这些微量组分的催化作用可归纳为二个方面：其一改变熟料烧成过程中的液相性质，包括降低液相初始形成温度、改变液相粘度、降低液相表面张力；其二通过固溶作用或改变晶体的晶格完整程度，提高熟料矿物的水化活性。通过在熟料烧成过程中添加微量元素，可对熟料烧成过程中的液相性质或中间矿物相的形成产生有利效果，促进熟料烧成、提高熟料活性，达到节能降耗、降低生产成本的目的。将含矿化作用的微量因素原料与助燃剂制成具备双重作用的煤粉助燃剂，可实现节约煤粉燃料、提高熟料烧成质量，目前应用的煤粉助燃剂大多采用化工原料制成，使用成本较高。本专利技术在相关煤粉助燃剂研究的基础上，开发出利用工业废渣来制成高效复合煤粉助燃剂，节约了水泥生产成本，是水泥窑系统绿色环保、降低能耗的一种较佳的途径。
技术实现思路
针对水泥回转窑中使用的无烟煤、低品位烟煤或褐煤等煤种，本专利技术提供了一种高效的水泥窑用复合喷煤助燃剂，来促进低品质煤的燃烧、降低熟料烧成温度、提高熟料质量。为了解决以上问题本专利技术提供了一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。水泥窑用复合喷煤助燃剂原料中工业高锰酸盐中的锰酸盐含量不小于95％。对煤粉燃烧和熟料烧成起催化作用的氧化物成分包括：Fe2O3、CaO、MnO2、ZnO、NiO、REO。本水泥窑用复合喷煤助燃剂的一种应用，将上述的原料按比例称量混合，再与原煤按质量比例一起喂入磨机中，共同粉磨成混合粉体，作为燃料送入水泥窑系统进行煤粉燃烧与助燃。水泥窑用复合喷煤助燃剂中微量金属元素物质并在回转窑内起到矿化作用，有利于熟料的煅烧与熟料烧成，进而提高熟料质量。本水泥窑用复合喷煤助燃剂的另一种应用，将上述的原料按比例称量混合，在磨机中单独粉磨成粉体，再与煤粉混合；单独粉磨时，细度控制为80μm方孔筛筛余≤5％。在水泥窑用复合喷煤助燃剂实际应用中，添加量可根据不同煤的品质进行调整，当水泥烧成用煤为褐煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.2-0.6％；当煤为烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.4-0.8％；当煤为无烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.5-1.2％。本专利技术中高锰酸盐作为煤粉燃烧的氧化剂，高锰酸盐在煤粉燃烧时发生分解产生锰酸盐、二氧化锰和氧气，可以加速煤的氧化反应，提供了煤炭燃烧初期所必需的氧气，即使煤的品质不好，通过添加助燃添加剂，也可以保证煤燃烧情况和放热量，充分利用了煤炭资源。本专利技术中锰渣、铅锌尾矿、稀土尾矿、镍渣中含有的金属氧化物(Fe2O3、MnO2、ZnO、TiO2、NiO及REO)能改善煤粉的着火和燃尽特征，提高燃烧速率和固定碳的燃尽率，并使燃烧过程的放热量不同程度提高。锰渣、赤泥及镍渣中含有的MnO2、Fe2O3、NiO、CaO对煤粉中固定碳的燃烧具有较为明显的催化作用。一方面，金属离子的供电子能力增加了煤燃烧过程中碳环或碳链活性，有利于煤的燃烧和燃尽；另一方面，部分金属氧化物在煤着火过程中，充当了氧的活性载体，促进了氧从气相向表面的扩散，氧转移的结果使固定炭着火温度降低、放热集中，促进了煤的燃烧。另外，金属离子在提高挥发分析出的同时，还可以起到提高固定碳表面的活性的作用，从而促进煤的燃烧。铅锌尾矿、稀土尾矿中含有的ZnO、TiO2及REO的对煤燃烧的催化作用主要体现在能够催化煤中桥键的分解断裂反应，使气态挥发分较快释放，增加了易燃的挥发分含量，从而降低了煤的着火温度，降低了反应所需的活化能，使反应能在较低的温度下进行，达到了提高燃烧效率的目的。通过相关的实验研究证实，将本专利技术中各原料组分单独掺入或其中几种按一定比例混合后掺入煤粉中进行煤粉催化燃烧正交试验，最终得出水泥窑用复合喷煤助燃剂中几种原料组分按一定比例混掺的助燃效果优于单掺，水泥窑用复合喷煤助燃剂中各个氧化物对煤粉的助燃具有一定的协同作用。本专利技术中含有的微量元素(MnO2、ZnO、TiO2等)对水泥烧成具有矿化作用。微量组分除了能改变熟料液相性质，还能改变熔融物出现的温度及其数量。Zn能显著降低液相出现温度，有利于熟料煅烧。TiO2对体系的影响主要决定于在体系中的固溶，适量的TiO2可以促进原料的脱炭和促进氧化钙的化合，1％的TiO2可以降低烧成温度50-100℃和减少游离氧化钙的含量。通过在煤粉中添加水泥窑用复合喷煤助燃剂后，能改善煤的燃烧反应、降低煤粉初始的着火温度、增加煤粉的燃烬率，加速煤粉燃烬；水泥窑用复合喷煤助燃剂中的微量元素可以改变熟料烧成过程中的液相性质，适量增加熟料中硅酸盐矿物含量，提高熟料品质；此外，应用水泥窑用复合喷煤助燃剂后，对煤及水泥原料的品质要求较宽，低品位的煤、矿石及工业废渣在水泥生产中用量加大，降低了水泥生产成本。具体实施方式下面对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供了一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。水泥窑用复合喷煤助燃剂原料中工业高锰酸盐中的锰酸盐含量不小于95％。所述水泥窑用复合喷煤助燃剂中对煤粉燃烧和熟料烧成起催化作用的主要氧化物成分如下；Fe2O3、CaO、MnO2、ZnO、NiO、REO。实施例1：实验煤为褐煤，热值为18300kJ/kg，水泥窑用复合喷煤助燃剂(重量百分比)为：锰渣30％、赤泥20％、铅锌尾矿28％、稀土尾矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，其特征在于，包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，其特征在于，包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。2.根据权利要求1所述的一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，其特征在于，对煤粉燃烧和熟料烧成起催化作用的氧化物成分包括：Fe2O3、CaO、MnO2、ZnO、NiO、REO。3.根据权利要求1所述的一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，其特征在于，工业高锰酸盐中的锰酸盐含量不小于95％。4.一种水泥窑用复合喷煤助燃剂的一种应用，其特征在于，将权利要求1所述的原料按比例称量混合，再与原煤按质量比例一起喂入磨机中，共同粉磨成混合粉体，作为燃料送入水泥窑系统进行煤粉燃烧与助燃。5.根据权利要求4所述的一种水泥窑用复合喷煤助燃剂的一种应用，其特征在于，所述的质量比例为：当水泥烧成用煤为褐煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟永超，康宇，
申请(专利权)人：南京凯盛国际工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32