一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统和方法，所述悬浮煅烧系统包括悬浮预热系统、悬浮煅烧活化系统、悬浮脱色系统和悬浮冷却系统；物料在悬浮煅烧活化系统中经过煅烧后发生还原反应，反应后的物料依次流入悬浮脱色系统和悬浮冷却系统；悬浮脱色系统包括低温低氧还原性气体发生炉和还原脱色炉。本发明专利技术将煅烧炉的出料引入低温还原炉，并在还原过程中用低氧含量的烟气冷却，既将煅烧成品中被再次氧化的Fe2O3重新还原成Fe3O4，又将成品迅速降温冷却。同时，在煅烧炉锥部布置有生物质气化涡流室，既能实现替代燃料的节能效果，又能利用其易生成还原性气体的特性，有效的辅助控制成品的颜色。有效的辅助控制成品的颜色。有效的辅助控制成品的颜色。

【技术实现步骤摘要】
一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统和方法


[0001]本专利技术涉及粘土质矿物煅烧活化领域，尤其涉及一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统和方法。

技术介绍

[0002]在国际水泥行业节能减排、环境友好发展的科技路线图中，应用辅助胶凝材料替代熟料是目前国际公认的水泥工业低碳发展三大重要技术途径之一。水泥中使用具有胶凝性或潜在胶凝性的低碳排放混合材替代高碳排放熟料，不仅具有良好的CO2减排作用，而且这些具有胶凝性的混合材对水泥的最终性能也有积极贡献。可以作为混合材的材料包括高炉矿渣、粉煤灰、天然火山灰、石灰石粉等，受制于各国这些工业废料自身品质、距离可获得性的双重限制，在熟料替代技术上，要么替代量不高，要么大量替代后显著降低水泥强度，这一现状阻碍了低碳水泥的进一步发展。而从水泥工业整体发展趋势看，国际水泥市场仍处于小幅增长态势，以发展中国家为主的新兴市场水泥需求旺盛，尤其是南亚、中亚、东南亚、非洲和南美地区，水泥产能、产量难以满足基础设施建设和城镇化发展的需要。受限于发展中国家经济和工业发展滞后，粉煤灰、矿粉等辅助胶凝材料资源匮乏，限制了水泥产能的快速增长，同时导致水泥性能不佳、成本居高不下，这一难题亟待解决。采用在全球具有广泛储量和分布的粘土质原料煅烧活化矿物制备的新型低碳水泥不仅可在保证水泥混凝土性能的前提下，突破传统水泥混合材掺量的技术瓶颈，大幅度替代熟料，还大幅降低了单位水泥的碳排放量。粘土矿物的煅烧活化技术具有广阔的应用前景。现有粘土的煅烧方法包括固定床式(如隧道窑、倒焰窑、梭式窑、推板窑及保温筒)、半固定床式(如立窑、回转窑及多层平炉)、流化床式(实验室阶段)等。其中采用回转窑煅烧活化粘土是普遍采用的方法，但是该窑炉在煅烧活化粘土时，存在热耗高，处理能力小、成品颜色偏红、产品质量难控制等问题。因此，开发一套能耗低、适应不同粘土矿物、活性、颜色可控的粘土矿悬浮煅烧活化工艺能有效解决其作为辅助胶凝材料的障碍。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了克服现有粘土矿物煅烧活化技术中的热耗高、规模小、成品颜色、质量难控制等问题，本专利技术的目的是提供一种热耗低、颜色、活性可控粘土质矿物大规模生产的悬浮预热煅烧冷却活化系统。本专利技术另一目的是提供一种利用该煅烧系统制备活化粘土的方法。
[0004]技术方案：本专利技术的一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统，所述悬浮煅烧系统包括悬浮预热系统、悬浮煅烧活化系统、悬浮脱色系统和悬浮冷却系统；物料在悬浮煅烧活化系统中经过煅烧后发生还原反应，反应后的物料依次流入悬浮脱色系统和悬浮冷却系统；悬浮脱色系统包括低温低氧还原性气体发生炉，与低温低氧还原性气体发生炉连接的还原脱色炉，低温低氧还原性气体发生炉用于产生低温低氧的还原性
气体，还原脱色炉用于接收低温低氧还原性气体发生炉产生的还原性气体，并将在悬浮煅烧活化系统还原后又重新氧化的物料再次还原。
[0005]作为上述方案的进一步改进，悬浮煅烧活化系统的烟气出口与悬浮预热系统的烟气入口连接，悬浮预热系统的烟气出口与悬浮脱色系统的烟气入口连接，悬浮脱色系统的烟气出口与悬浮煅烧活化系统的烟气入口连接；
[0006]悬浮冷却系统的一空气出口与悬浮脱色系统空气入口连接，悬浮冷却系统的另一空气出口与悬浮脱色系统的烟气入口连接。
[0007]作为上述方案的进一步改进，所述悬浮预热系统用于接收并且干燥物料，干燥后的物料流入悬浮煅烧活化系统中；
[0008]所述悬浮煅烧活化系统与悬浮预热系统连接，用于接收悬浮预热系统中流出的干燥物料，干燥物料在所述悬浮煅烧活化系统中发生还原反应，粘土矿物中三价铁被还原，还原反应过程中产生的烟气流入悬浮预热系统中为干燥提供热源；反应后的物料流入悬浮脱色系统中；
[0009]所述悬浮脱色系统分别与悬浮煅烧活化系统、悬浮预热系统和悬浮冷却系统连接，用于接收悬浮煅烧活化系统中流出的物料以及悬浮预热系统中流出的烟气，物料在悬浮脱色系统中低温还原，物料中再次氧化的的Fe2O3重新还原成Fe3O4以实现脱色；
[0010]悬浮冷却系统分别与悬浮煅烧活化系统和悬浮脱色系统连接，悬浮冷却系统用于接收悬浮脱色系统中流出的物料，并分别向悬浮煅烧活化系统和悬浮脱色系统中提供低温空气。
[0011]作为上述方案的进一步改进，悬浮煅烧活化系统包括涡流汽化炉、煅烧炉、燃料喷射系统、原料司料装置，涡流汽化炉用于将生物质燃料气化生成还原气体，煅烧炉与涡流汽化炉连接，原料司料装置分别与涡流汽化炉、煅烧炉的喂料口相连；燃料喷射系统设在涡流汽化炉底部。
[0012]作为上述方案的更进一步改进，煅烧炉包括位于生物质涡流汽化炉上部的还原分区，位于还原分区上部的氧化分区，还原分区装有若干根环布燃料喷枪。
[0013]作为上述方案的更进一步改进，所述悬浮煅烧系统包括第五旋风筒，第五旋风筒的烟气出口与悬浮预热系统的烟气入口连接，第五旋风筒的烟气入口与煅烧炉的烟气出口连接，第五旋风筒的物料入口与煅烧炉的物料出口连接，第五旋风筒的物料出口通过三通分别与悬浮脱色系统和悬浮冷却系统的物料入口连接。
[0014]作为上述方案的进一步改进，所述的悬浮冷却系统包含若干级流化床冷却器和若干级旋风筒冷却装置。
[0015]作为上述方案的进一步改进，悬浮脱色系统包括包含低温低氧还原性气体发生炉和还原脱色炉。
[0016]另一方面，本专利技术提供一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧方法，粘土矿物通过物料路线和烟气路线以制备高活性灰色辅助胶凝材料：
[0017]物料路线：
[0018](1)物料进入悬浮预热系统中进行干燥；干燥后的物料流入悬浮煅烧活化系统中的原料司料装置；
[0019](2)原料司料装置将干燥物料分配至涡流汽化炉和煅烧炉，干燥物料在悬浮煅烧
活化系统进行煅烧，在煅烧炉的还原区发生还原反应，粘土矿物中的三价铁被还原生成灰色的磁铁矿物；
[0020]磁铁矿物进入煅烧炉中的氧化区，部分磁铁矿物中的铁元素重新被氧化为三价铁，即得煅烧成品；
[0021]煅烧成品流入还原脱色炉，或者，煅烧成品流入流化床冷却器直接冷却；
[0022](3)若煅烧成品流入还原脱色炉，则进行低温还原脱色；出料进入流化床冷却器中；
[0023](4)物料在流化床冷却器中进行冷却，得到灰色辅助胶凝材料；
[0024]烟气路线：
[0025](1)生物质燃料被气化生成含还原性气体的烟气，气化所需空气由悬浮冷却系统提供；
[0026](2)烟气进入悬浮预热系统，以向其提供热源，烟气从下至上依次经过悬浮预热系统中的各级旋风筒后，流入悬浮脱色系统；
[0027](3)悬浮脱色系统中的低温低氧还原性气体发生炉通过低温缺氧气体生成还原气体，低温缺氧气体来自悬浮预热系统中烟气和悬浮冷却系统中的低温空气；悬浮脱色系统中的排出的烟气流入煅烧炉中，以进行烟气循环；
[0028]优选的，所述烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统，其特征在于，所述悬浮煅烧系统包括悬浮预热系统(1)、悬浮煅烧活化系统(2)、悬浮脱色系统(3)和悬浮冷却系统(4)；物料在悬浮煅烧活化系统(2)中经过煅烧后发生还原反应，反应后的物料依次流入悬浮脱色系统(3)和悬浮冷却系统(4)；悬浮脱色系统(3)包括低温低氧还原性气体发生炉(31)，与低温低氧还原性气体发生炉(31)连接的还原脱色炉(32)，低温低氧还原性气体发生炉(31)用于产生低温低氧的还原性气体，还原脱色炉(32)用于接收低温低氧还原性气体发生炉(31)产生的还原性气体，并将在悬浮煅烧活化系统(2)还原后又重新氧化的物料再次还原。2.根据权利要求1所述的粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统，其特征在于，悬浮煅烧活化系统(2)的烟气出口与悬浮预热系统(1)的烟气入口连接，悬浮预热系统(1)的烟气出口与悬浮脱色系统(3)的烟气入口连接，悬浮脱色系统(3)的烟气出口与悬浮煅烧活化系统(2)的烟气入口连接；悬浮冷却系统(4)的一空气出口与悬浮脱色系统(3)空气入口连接，悬浮冷却系统(4)的另一空气出口与悬浮脱色系统(3)的烟气入口连接。3.根据权利要求1所述的粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统，其特征在于，所述悬浮预热系统(1)用于接收并且干燥物料，干燥后的物料流入悬浮煅烧活化系统(2)中；所述悬浮煅烧活化系统(2)与悬浮预热系统(1)连接，用于接收悬浮预热系统(1)中流出的干燥物料，干燥物料在所述悬浮煅烧活化系统(2)中发生还原反应，粘土矿物中三价铁被还原，还原反应过程中产生的烟气流入悬浮预热系统(1)中为干燥提供热源；反应后的物料流入悬浮脱色系统(3)中；所述悬浮脱色系统(3)分别与悬浮煅烧活化系统(2)、悬浮预热系统(1)和悬浮冷却系统(4)连接，用于接收悬浮煅烧活化系统(2)中流出的物料以及悬浮预热系统(1)中流出的烟气，物料在悬浮脱色系统(3)中低温还原，物料中再次氧化的的Fe2O3重新还原成Fe3O4以实现脱色；悬浮冷却系统(4)分别与悬浮煅烧活化系统(2)和悬浮脱色系统(3)连接，悬浮冷却系统(4)用于接收悬浮脱色系统(3)中流出的物料，并分别向悬浮煅烧活化系统(2)和悬浮脱色系统(3)中提供低温空气。4.根据权利要求1所述的粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系统，其特征在于，悬浮煅烧活化系统(2)包括涡流汽化炉(21)、煅烧炉(22)、燃料喷射系统(23)、原料司料装置(24)，涡流汽化炉(21)用于将生物质燃料气化生成还原气体，煅烧炉(22)与涡流汽化炉(21)连接，原料司料装置(24)分别与涡流汽化炉(21)、煅烧炉(22)的喂料口相连；燃料喷射系统(23)设在涡流汽化炉(21)底部。5.根据权利要求4所述的粘土矿物制备高活性灰色辅助胶凝材料的悬浮煅烧系...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤升亮，赵美江，谷建可，孙德群，朱刚，潘轶，陈翼，刘渊，王朝蓬，
申请(专利权)人：中国中材国际工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：