【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、在水泥行业的绿色转型期间，尝试减少水泥生产的环境影响是可取的。这样做的一种方式是通过用补充水泥材料(scm)替代部分熟料来最小化水泥生料(cement meal)中的熟料量，这种补充水泥材料不需要像水泥熟料那样大量的能源，并且排放更少的二氧化碳。一种首选的scm是具有水泥性质的煅烧黏土。
2、使用煅烧黏土有两个主要驱动因素。第一个是世界某些地区黏土的可获得性以及石灰石的缺乏，这使得利用当地可获得的黏土储量生产水泥变得非常有吸引力。另一个则是显著降低水泥生产总体二氧化碳排放的巨大潜力，使水泥生产商能够提供碳足迹更低的水泥。随着二氧化碳配额价格的增加和绿色议程，二氧化碳方面预计将在西方世界扮演重要角色。
3、使用煅烧黏土的一个挑战是当黏土在氧气存在的条件下暴露于高温时会发生红色化。这是由于黏土中的铁化合物在氧气存在下被氧化为氧化铁所致。为了赋予黏土水泥性质，需要通过加热至活化温度(通常在600℃-900℃范围内)来活化。在黏土煅烧系统中，黏土暴露于高温和过量氧气以燃烧燃料，这使得黏土变红。大多数客户在将活化黏土与熟料混合以生产水泥时，都不希望出现红色，因为市场需求是灰色水泥而非红色水泥。
4、存在几种不同的技术来避免黏土的微红色化。在ep3218320b1中，黏土被加热至600至1050℃的活化温度，并在还原条件下避免铁的氧化，之后在还原条件下冷却黏土。
5、在us8906155 bb中，黏土可以在氧化条件下煅烧，之后在还原条件下进行热处理。随后，还原后的黏土在还原条件
6、在白水泥的生产中出现了类似的挑战和解决方案。为了避免水泥熟料的着色，至少要将cr2o3、mn2o3和fe2o3等化合物的含量与灰色水泥熟料相比保持在低水平。
7、因此，白水泥生产需要一个“漂白”和“淬火”过程。“漂白”包括在还原条件下将第二火焰引导到熟料床上，以将fe(iii)还原为fe(ii)。随后，为了防止铁的再氧化，执行“淬火”。这包括在几秒钟内迅速将熟料温度从1200℃降低到600℃以下。这通常涉及将其投入水中并迅速用螺钉移除或使其通过水喷雾帘。
8、在还原条件下进行的冷却步骤通常是通过在水中淬火或喷水来置换氧气并添加如油这样的碳源来提供还原条件。
9、使用水进行淬火过程导致相对较差的能源效率，因为与正常熟料制造不同，熟料的显热没有被回收。
10、因此，希望提供一个处理和装置，其中可以控制/改变煅烧黏土的颜色，并且同时允许一处理，其中电力消耗和因此二氧化碳排放减少。
技术实现思路
1、鉴于此背景，本专利技术的目的之一是提供一种装置，通过该装置可以缓解现有技术的一些缺点。在专利技术的第一个方面，通过制造设备实现了这些及其他目标，该装置用于提供还原水泥材料，包括：
2、加热装置，其配置用于将水泥材料前体加热至活化温度或高于活化温度以形成水泥材料；
3、还原装置，其配置用于容纳水泥材料并允许还原所述水泥材料；
4、冷却装置，其配置用于冷却还原水泥材料，使得至少一部分水泥材料保持在其还原状态；
5、其中，还原装置包括：
6、第一端，其连接至加热装置，包括气体密封装置，从而来自的加热装置加热水泥材料可以被送到还原装置的第一端，而没有任何来自加热装置的气体进入还原装置；
7、第二端，其连接至冷却装置，从而通过还原装置的还原水泥材料被送至冷却装置；
8、配置用于将水泥材料从第一端输送至第二端的输送装置；
9、并且，还原装置还配置用于接收还原剂或还原剂前体，由此在还原装置中实现并维持还原气氛。
10、通过在还原装置的第一端设置包括气体密封的制造设备，可以将还原装置与上游处理设备分离。因此，处理气体不能从加热装置流到还原装置。还原装置中的还原气氛可能包括可燃气体，如一氧化碳和/或碳氢化合物混合物，以及非含碳还原剂，如氢气或氨气。通过设置气体密封，可以避免可燃气体流入加热装置并点燃。密封因此提供了更大的处理控制并且也作为一项安全措施。还原气氛的保留时间和还原潜能(reducing potential)可以被控制至更大程度，这提供了更大的还原剂利用率，因此需要较少的还原剂或还原剂前体。通过拥有加热装置(用于热处理或煅烧水泥材料)与还原装置(用于还原碳质材料)分离的制造设备，相比如果两个处理步骤集成到同一设备中，允许还原装置可以有更小的体积。这额外地有助于降低还原剂的使用量。
11、加热装置可能适用于将水泥材料前体/原料转化为具有所需水泥性质的材料。在一个或多个实施例中，加热装置可能是一个煅烧器或窑。
12、水泥材料可以是通过活化适当材料(例如，通过加热至适当的活化温度)获得的scm，从而获得所需的水泥性质，并可用作水泥熟料的部分替代品。
13、水泥材料也可以可选地是在还原条件下处理经历变色成为白色的水泥熟料。这种水泥熟料的组合物对于本领域技术人员而言是众所周知的，通常与灰色水泥熟料相比，其过渡元素的含量较低。
14、所谓的水泥材料前体是指尚未经过热处理以提供水泥性质的水泥材料。
15、所谓的“还原”水泥材料是指经过热处理以获得所需水泥性质并之后被还原至较低氧化状态的水泥材料。还原水泥材料的例子包括具有灰色外观的煅烧黏土或具有白色外观的水泥熟料。
16、活化温度这一术语用于定义水泥材料可能从水泥材料前体形成的温度。活化温度取决于要形成的水泥材料的类型，例如水泥熟料或scm。
17、还原温度这一术语用于定义水泥材料适合进行还原反应的温度，即金属离子(通常是铁)被还原到较低氧化状态的温度。反应通常发生在特定温度区间内，并且随着温度的增加速度变快。还原温度取决于水泥材料的类型、待还原的化合物，以及还原剂的性质。还原温度通常低于反应温度。这通常是水泥材料反应活跃且反应率适当的温度区间。对于给定的水泥材料和还原剂，本领域技术人员将知道还原温度。在低于还原温度的温度下，本领域技术人员会认为水泥材料是稳定的。
18、用于黏土化合物的活化温度可在500℃至1100℃之间，优选地在700℃至900℃之间，更优选地在800℃至850℃之间。
19、用于白水泥熟料的活化温度可在1300℃至1500℃之间，优选地在1350℃至1450℃之间。
20、用于活化黏土化合物的还原温度可在200℃至1000℃之间，优选地400℃至900℃，优选地750℃至850℃。
21、用于白水泥熟料的还原温度可在500℃至1200℃之间，优选地在600℃至1000℃之间，更优选地在800℃至900℃之间。
22、根据还原剂的类型，本领域技术人员将能够确定进行化学反应以获得所需还原水泥材料的适宜温度区间。
23、冷却装置最好包括适用于热回收的冷却手段。适宜的冷却手段可能是气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提供还原水泥材料的制造设备，该制造设备包括：
2.根据权利要求1所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中所述第二端连接到冷却装置并包括气体密封装置，从而通过还原装置的还原水泥材料被提供给冷却器，而基本没有来自还原装置的任何气体进入冷却装置。
3.根据权利要求1或2所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置和输送装置配置为容纳粉末形式的水泥材料，并且其中水泥材料以密集相从第一端输送至第二端。
4.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置进一步配置有流化装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中流化装置配置为通过气体或液体脉冲来流化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中气体密封装置为环形密封。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置配置为环形密封。
8.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，进一步包括气体出口，用于从还原装置中移除含有已用还原
9.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中冷却装置配置为在氧化条件下冷却，优选通过空气淬火。
10.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中冷却装置包括多个冷却级，如从一到五个级。
11.一种制造还原水泥材料的方法，该方法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，其中还原水泥材料被提供给冷却装置，而基本没有任何还原剂。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中在还原装置中产生的任何过量气体被提供给加热步骤。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中水泥材料以粉末形式被提供，并且在还原装置中使水泥材料流化。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中水泥材料为白水泥熟料，优选为粉碎或研磨的白水泥熟料。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中水泥材料为热活化的含化合物的黏土矿物。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种提供还原水泥材料的制造设备，该制造设备包括：
2.根据权利要求1所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中所述第二端连接到冷却装置并包括气体密封装置，从而通过还原装置的还原水泥材料被提供给冷却器，而基本没有来自还原装置的任何气体进入冷却装置。
3.根据权利要求1或2所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置和输送装置配置为容纳粉末形式的水泥材料，并且其中水泥材料以密集相从第一端输送至第二端。
4.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置进一步配置有流化装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中流化装置配置为通过气体或液体脉冲来流化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中气体密封装置为环形密封。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，其中还原装置配置为环形密封。
8.根据前述权利要求中任一项所述的提供还原水泥材料的制造设备，进一步包括气体出口...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·B·施密特，B·安德森，
申请(专利权)人：FL史密斯公司，
类型：发明
国别省市：
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