改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法技术

改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，包括如下步骤：（1）改性处理煤矸石；（2）改性煤矸石替代硅铝质原料配料制生料粉和预分解；（3）调节尾煤用量、氧化煅烧。本发明专利技术可解决因生煤矸石的特性导致在窑系统产生严重的结皮粘堵影响窑系统工况稳定性等问题，以便于水泥企业大规模消纳煤矸石，化解煤矸石堆积带来的环境污染问题。

【技术实现步骤摘要】
改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法
本专利技术涉及一种硅酸盐水泥熟料的生产方法，具体涉及一种用改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法。
技术介绍
煤矸石是伴随着煤炭采掘、洗选加工过程中产生的固体废弃物，包括岩巷矸石、煤巷矸石、自然矸石、洗矸石、手选矸石和剥离矸石六类。从按照煤矸石资源利用的类型划分，大致可分为如下三大类：第一类是白矸（石），为露天煤矿开采剥离以及井下巷道挖掘时所排出的，其特征是含炭量低，大多热值低，白矸热值大多波动为100～1200Kcal×4.18KJ/Kg，且矿物质成分较多，依其矿物质成分不同而实施深度开发利用如提铝、选铁、制保温或耐火材料等。第二类是选矸（石），为采煤/洗煤过程中挑选出来的煤矸石，其煤矸石中的含煤量较高、热值及成分波动大，选矸热值大多波动为500～2800Kcal×4.18KJ/Kg，选矸又可分门别类的选择利用，如高热值矸石用于工业窑炉、低热值的回填、筑路等。第三类是熟矸（石），为煤矸石经焙烧或经堆燃热处理去掉绝大部份可燃物后的煤矸石，熟矸热值大多波动为0～200Kcal×4.18KJ/Kg，大多用于制建材或制化学产品。白矸和选矸未经热处理的又统称为生矸石。从白矸和选矸中筛选出砂岩矸石资源化利用于水泥生产中生料配料，从煤矸石中筛选出来的块状砂岩矸石，其热值与熟矸石相当（<200×4.18KJ/Kg)。此外，还有依煤矸石的主要矿物成分和主要化学成分分类的。依煤矸石主要矿物结构分类一般分为黏土岩类煤矸石、砂岩类煤矸石、碳酸盐岩类煤矸石三类。依主要化学成分分类，因煤矸石的主要化学成分为SiO2和A12O3等，依其化学成分相对含量不同，可分为硅质煤矸石、铝质煤矸石等。还有依煤矸石中硫含量高低分为低硫煤矸石和高硫煤矸石等。煤矸石中的含硫矿物可以分为硫酸盐、硫化物如硫铁矿（FeS2)、有机硫三类，高硫煤矸石一般含有较多的硫铁矿物，有用于选取硫铁矿、或焙烧出SO2生产硫酸铵的实践。煤矸石的特性，就其本质是夹在煤层间的脉石,在开采和洗选过程中被分离出来的煤质沉积岩类废弃物，实际上就是碳质页岩/碳质粘土、碳质砂岩、或碳质碳酸盐岩等和其他页岩/粘土、砂岩、砾岩等的混合物。随着煤层地质年代、地域、成矿条件、开采方法的不同,煤矸石组成及其质量分数也各不相同，即其矿物组成和化学成分及工业分析（灰份、内水、固定碳、挥发份、热值）差异大，尤其是煤矸石低位热值的波动可从100×4.18KJ/Kg波动至2800×4.18KJ/Kg，单位热值差距可达数十倍。既便是同一产地的不同批次的煤矸石的热值差异亦可达数倍。从煤矸石的矿物组成来看，不同类别的煤矸石有较大的差异和一定的特征性。粘土岩类煤矸石，因粘土矿物固有的吸附性，此类煤矸石中富集了大量的有害微量元素。粘土岩类煤矸石的主要矿物成分为黏土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石、长石、勃母石），其次为石英、长石、方解石、云母、硫铁矿和碳酸盐等矿物，还含有丰富的植物化石、有机质和碳质等。多为板状、层状或纤维结构，有一定的硬度，透水性大，不易受地下水的影响，在加工过程中容易被粉碎。砂岩类煤矸石，其主要矿物多数为石英、云母、长石、植物化石和菱铁矿结核等，其次为含有碳酸岩的黏土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石、长石）、其它无机盐、有机质和碳质等。至于所谓的硅质类煤矸石，客观上为二氧化硅含量很高的砂岩类煤矸石。碳酸岩类煤矸石，主要矿物组成为方解石、白云石和菱铁矿，其次，混杂有较多的黏土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石、勃母石）、陆源碎屑矿物、碳质及有机物（包括有机硫）、黄铁矿等。铝质岩类煤矸石，主要矿物组成为三水铝矿、一水软铝石和一水硬铝石等高铝矿物，其次为石英玉髓、褐铁矿、白云母和方解石及高岭土、长石、蒙脱石等粘土矿物、碳质及有机质等。概括地说，煤矸石是由黏土【高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、伊利石(Al,R2+)2[(Si,Al)Si3O10][OH]2·nH2O、蒙脱石(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O、白云母(K·Al2)(AlSi3O10)(OH)2、长石（KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8）、勃姆石γ-AlOOH、绿泥石】、砂岩(石英SiO2)、碳酸盐【方解石CaCO3、白云石(Ca·Mg)(CO3)2、菱铁矿FeCO3】、硫化物(黄铁矿FeS2)以及铝土(三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石)、炭质和有机质以及植物化石、无机盐（氯盐、硫酸盐、磷酸盐）及少量的稀有金属矿物等组成。不同地区、不同来源、不同类别的煤矸石的矿物成分含量相差很大。对于煤矸石用于水泥生产来说，值得注意的是部分煤矸石中含有难以热分解的绿泥石类粘土矿物。从煤矸石的化学成分构成来看，煤矸石的主要化学成分为SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O5、TiO2和Loss(烧失量），微量稀有元素为Ga、Sc、V、Li、Co、Sr及稀土元素Ce等，可燃物为C（碳）、CmHnO（碳氢氧氮硫有机化合物）及MxS（硫化物）。不同地区、不同来源、不同类别的煤矸石的化学成分含量差异性大，其相应的煤矸石工业分析指标（灰份、内水、固定碳、挥发份、热值）差别很大。我国是煤资源储量丰富的国家之一，约占世界探明可采煤总储量约9842亿吨的11.63%（中国约1145亿吨），我国也是以煤为主要能源的国家，根据国家统计局所发布的统计信息，我国2017年原煤产量约为34.45亿吨，煤矸石综合排放量占原煤产量的15%～20%，大量的煤矸石开采后堆存于排废场地，占用了宝贵的土地资源，且造成地下渗透、矸石山坍塌滑坡、自燃爆炸等现象，污染土壤、地下水体和大气环境。自20世纪60年代开始，我国即开始对煤矸石展开综合利用研究，数十年来，在利用煤矸石作为工业窑炉燃料或煤矸石发电、利用煤矸石烧砖、焙烧煤矸石作为水泥掺合料和生料配料原料及生产少熟料/无熟料水泥、生产砼骨料、煤矸石微晶玻璃、煤矸石矿棉、利用硅质煤矸石生产碳化硅多孔陶瓷材料及莫来石耐火材料、利用铝质煤矸石生产氢氧化铝/氧化铝和氯化铝/聚合氯化铝、合成硫酸铵等化工产品及提取镓钪锂钒钛钴和稀土等高价元素、利用焙烧煤矸石制取分子筛、白炭黑和炭黒及超细高岭土等填料、利用煤矸石作为路基材料、复垦造田和充填采空区/煤矿塌陷区、利用煤矸石处理酸性矿井水、及生产有机肥等行业/领域均取得了巨大的成果或获得了显著的成功，但煤矸石排废堆积数量仍以每年6亿吨以上的速度在不断增长着，截至目前，煤矸石累计堆放量逾45亿吨，规模较大的煤矸石山达2600多座。究其原因，上述众多煤矸石应用行业/领域对煤矸石的品质要求、经济性和环保问题等及煤矸石的消耗量有其客观上的局限性。另一方面，我国是世界上最大的水泥产能国，水泥生产对粘土类硅铝酸盐原料不可再生资源和燃煤消耗巨大。煤矸石本身就是硅铝酸盐为主的矿石，并同时含有一定的碳类可燃物质，即煤矸石本身同时可作为硅铝酸盐原料和劣质燃料资源，具备作为水泥生产原燃材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：包括如下步骤：/n（1）改性处理煤矸石：在煤矸石破碎、均化处理过程中，喷加液态改性助烧剂，对煤矸石颗粒进行吸附性物理化学处理改性，或在生料配料时，对已预破碎均化的煤矸石颗粒喷加改性助烧剂，对煤矸石颗粒进行吸附性物理化学改性，得改性煤矸石颗粒；/n（2）配制生料粉和预分解：将步骤（1）所得改性煤矸石颗粒替代30～100%（w/w）硅铝质原料与石灰石、硅质校正料/铝质校正料、铁质校正料配料，混合粉磨制成生料粉，均化后送入预热器预热，经分解炉预分解，再经C5或C6旋风预热器收集卸入窑尾烟室送入回转窑内；/n（3）调节尾煤用量、氧化煅烧：将步骤（2）送入回转窑的物料采用强化窑头一把火、窑内氧化性气氛煅烧成硅酸盐熟料，视含煤矸石的生料粉实际热值高低波动的情况，动态加减尾煤用量：含煤矸石生料粉热值高炉温上升时，减少尾煤喂入量，含煤矸石生料粉热值低炉温下降时，增加尾煤喂入量。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）改性处理煤矸石：在煤矸石破碎、均化处理过程中，喷加液态改性助烧剂，对煤矸石颗粒进行吸附性物理化学处理改性，或在生料配料时，对已预破碎均化的煤矸石颗粒喷加改性助烧剂，对煤矸石颗粒进行吸附性物理化学改性，得改性煤矸石颗粒；
（2）配制生料粉和预分解：将步骤（1）所得改性煤矸石颗粒替代30～100%（w/w）硅铝质原料与石灰石、硅质校正料/铝质校正料、铁质校正料配料，混合粉磨制成生料粉，均化后送入预热器预热，经分解炉预分解，再经C5或C6旋风预热器收集卸入窑尾烟室送入回转窑内；
（3）调节尾煤用量、氧化煅烧：将步骤（2）送入回转窑的物料采用强化窑头一把火、窑内氧化性气氛煅烧成硅酸盐熟料，视含煤矸石的生料粉实际热值高低波动的情况，动态加减尾煤用量：含煤矸石生料粉热值高炉温上升时，减少尾煤喂入量，含煤矸石生料粉热值低炉温下降时，增加尾煤喂入量。


2.根据权利要求1所述改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述液态改性助烧剂的喷加量相当于煤矸石质量的0.2～5.0%。


3.根据权利要求2所述改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述液态改性助烧剂的喷加量相当于煤矸石质量的0.3～3.0%。


4.根据权利要求1-3之一所述改性煤矸石替代硅铝质原料配料生产硅酸盐熟料的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，张新策，
申请(专利权)人：长沙紫宸科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43