阅读说明：本技术 一种水泥熟料及其制备方法和应用 (Cement clinker and preparation method and application thereof ) 是由 吕鹏飞 董立国 孔祥勇 吕祥泉 胡景昆 杨雷 苏炎 刘占锋 杜延吉 姜维国 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水泥熟料及其制备方法和应用,属于水泥生产技术领域。该水泥熟料包括以下按照重量份计的组分：石灰石70~95份、煤矸石3~7份、页岩3~7份、选矿粉末2~6份、镍渣0.5~4份、煤灰0.5~4份、柠檬酸渣0.2~1.5份。本发明提供的水泥熟料,是利用一种工业废渣——柠檬酸渣作为矿化剂,在水泥熟料的生成过程中,柠檬酸渣在高温下可以分解成CaO和SO<Sub>2</Sub>气体,其能促进液相进一步生成并降低熟料的煅烧温度,提高生料的易烧性,降低煤耗,以及提高熟料的强度。另外,本发明可以对柠檬酸渣进行回收利用,其还解决了工业废渣环境污染的问题。(The invention discloses cement clinker and a preparation method and application thereof, and belongs to the technical field of cement production. The cement clinker comprises the following components in parts by weight: 70-95 parts of limestone, 3-7 parts of coal gangue, 3-7 parts of shale, 2-6 parts of mineral processing powder, 0.5-4 parts of nickel slag, 0.5-4 parts of coal ash and 0.2-1.5 parts of citric acid slag. The invention provides a cement clinker, which uses citric acid residue as mineralizer, and during the production of cement clinker, the citric acid residue can be decomposed into CaO and SO at high temperature 2 Gas, which promotes the further generation of liquid phase and lowers the calcination temperature of the clinker, improves the easy-burning property of the raw meal, reduces the coal consumption, and improves the strength of the clinker. In addition, the invention can recycle the citric acid residues and also solves the problem of environmental pollution caused by industrial waste residues.)

一种水泥熟料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水泥生产技术领域，具体是一种水泥熟料及其制备方法和应用。

背景技术

水泥熟料，是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。现有的水泥熟料一般会使用天然石膏、萤石、工业化学品等作为矿化剂。

另外，柠檬酸渣是食品化工采用石灰法生产柠檬酸时产生的一种化学沉积物，如果不对柠檬酸渣进行处理，则会对环境造成比较严重的污染。

然而，现有的水泥熟料所使用的天然石膏、萤石、工业化学品等矿化剂需要消耗天然资源，其存在价格昂贵以及煤耗较高等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种水泥熟料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种水泥熟料，包括以下按照重量份计的组分：石灰石70~95份、煤矸石3~7份、页岩3~7份、选矿粉末2~6份、镍渣0.5~4份、煤灰0.5~4份、柠檬酸渣0.2~1.5份。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述的水泥熟料包括以下按照重量份计的组分：石灰石80~90份、煤矸石4~6份、页岩4~6份、选矿粉末3~5份、镍渣1~3份、煤灰1~3份、柠檬酸渣0.5~1份。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述选矿粉末中SiO2的质量含量为45%~55%，Al2O3的质量含量为15%~25%，Fe2O3的质量含量为8%~12%，CaO的质量含量为5%~10%。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述镍渣中SiO2的质量含量为35%~45%，Al2O3的质量含量为3%~6%，Fe2O3的质量含量为35%~45%，CaO的质量含量为3%~6%。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述煤灰中SiO2的质量含量为55%~65%，Al2O3的质量含量为15%~25%，Fe2O3的质量含量为5%~8%，CaO的质量含量为5%~8%。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述柠檬酸渣中CaO的质量含量为30%~40%，SO3的质量含量为48%~58%。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的水泥熟料的制备方法，其包括以下步骤：

按照上述重量份称取石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣，备用；

将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末；

以煤粉作为燃料，对生料粉末进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.6~1。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的水泥熟料。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述水泥熟料的饱和比为0.91~0.92，硅率为2.6~2.7，铝率为1.5~1.6，游离钙含量为1.35%~1.46%。

本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的水泥熟料在作为建筑材料中的应用。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的一种水泥熟料，是利用一种工业废渣——柠檬酸渣作为矿化剂，在水泥熟料的生成过程中，柠檬酸渣在高温下可以分解成CaO和SO₂气体，其能促进液相进一步生成并降低熟料的煅烧温度，提高生料的易烧性，降低煤耗，以及提高熟料的强度。另外，本发明可以对柠檬酸渣进行回收利用，其还解决了工业废渣环境污染的问题，使水泥企业向环境友好型发展。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石70kg、煤矸石7kg、页岩7kg、选矿粉末6kg、镍渣4kg、煤灰4kg、柠檬酸渣1.5kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为45%，Al₂O₃的质量含量为5%，Fe₂O₃的质量含量为12%，CaO的质量含量为10%；镍渣中SiO₂的质量含量为35%，Al₂O₃的质量含量为6%，Fe₂O₃的质量含量为45%，CaO的质量含量为6%；煤灰中SiO₂的质量含量为55%，Al₂O₃的质量含量为25%，Fe₂O₃的质量含量为8%，CaO的质量含量为8%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为30%，SO₃的质量含量为58%。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.6~0.7之间，以便于熟料的煅烧。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

实施例2

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石95kg、煤矸石3kg、页岩3kg、选矿粉末2kg、镍渣0.5kg、煤灰0.5kg、柠檬酸渣0.2kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为55%，Al₂O₃的质量含量为15%，Fe₂O₃的质量含量为8%，CaO的质量含量为5%；镍渣中SiO₂的质量含量为45%，Al₂O₃的质量含量为3%，Fe₂O₃的质量含量为35%，CaO的质量含量为3%；煤灰中SiO₂的质量含量为65%，Al₂O₃的质量含量为15%，Fe₂O₃的质量含量为5%，CaO的质量含量为5%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为40%，SO₃的质量含量为48%。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.9~1之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1000℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度880℃。

实施例3

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石80kg、煤矸石6kg、页岩6kg、选矿粉末5kg、镍渣3kg、煤灰3kg、柠檬酸渣1kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为50%，Al₂O₃的质量含量为20%，Fe₂O₃的质量含量为10%，CaO的质量含量为8%；镍渣中SiO₂的质量含量为40%，Al₂O₃的质量含量为5%，Fe₂O₃的质量含量为40%，CaO的质量含量为5%；煤灰中SiO₂的质量含量为60%，Al₂O₃的质量含量为18%，Fe₂O₃的质量含量为6%，CaO的质量含量为7%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为35%，SO₃的质量含量为50%。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.7~0.8之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1100℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度920℃。

实施例4

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石90kg、煤矸石4kg、页岩4kg、选矿粉末3kg、镍渣1kg、煤灰1kg、柠檬酸渣0.5kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为50%，Al₂O₃的质量含量为20%，Fe₂O₃的质量含量为10%，CaO的质量含量为8%；镍渣中SiO₂的质量含量为40%，Al₂O₃的质量含量为5%，Fe₂O₃的质量含量为40%，CaO的质量含量为5%；煤灰中SiO₂的质量含量为60%，Al₂O₃的质量含量为18%，Fe₂O₃的质量含量为6%，CaO的质量含量为7%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为35%，SO₃的质量含量为50%。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.7~0.8之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

实施例5

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石84.2kg、煤矸石4.85kg、页岩5kg、选矿粉末3.7kg、镍渣1.7kg、煤灰1.77kg、柠檬酸渣0.55kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为49.82%，Al₂O₃的质量含量为18.98%，Fe₂O₃的质量含量为10.61%，CaO的质量含量为8.73%；镍渣中SiO₂的质量含量为38.72%，Al₂O₃的质量含量为4.37%，Fe₂O₃的质量含量为40.24%，CaO的质量含量为5.03%；煤灰中SiO₂的质量含量为59.67%，Al₂O₃的质量含量为21.81%，Fe₂O₃的质量含量为6.74%，CaO的质量含量为6.42%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为36.6%，SO₃的质量含量为52.29%。具体的，各原料的化学成分分析如下表1所示。

表1

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，对生料粉末进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.6~0.7之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

实施例6

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石84kg、煤矸石4.75kg、页岩5kg、选矿粉末3.7kg、镍渣1.7kg、煤灰1.77kg、柠檬酸渣0.85kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为49.82%，Al₂O₃的质量含量为18.98%，Fe₂O₃的质量含量为10.61%，CaO的质量含量为8.73%；镍渣中SiO₂的质量含量为38.72%，Al₂O₃的质量含量为4.37%，Fe₂O₃的质量含量为40.24%，CaO的质量含量为5.03%；煤灰中SiO₂的质量含量为59.67%，Al₂O₃的质量含量为21.81%，Fe₂O₃的质量含量为6.74%，CaO的质量含量为6.42%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为36.6%，SO₃的质量含量为52.29%。具体的，该实施例所采用的各原料的化学成分分析均与实施例5相同，如上表1所示。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.7~0.8之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

实施例7

该实施例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石83.9kg、煤矸石4.65kg、页岩5kg、选矿粉末3.7kg、镍渣1.7kg、煤灰1.77kg、柠檬酸渣1.05kg，备用；其中，选矿粉末中SiO₂的质量含量为49.82%，Al₂O₃的质量含量为18.98%，Fe₂O₃的质量含量为10.61%，CaO的质量含量为8.73%；镍渣中SiO₂的质量含量为38.72%，Al₂O₃的质量含量为4.37%，Fe₂O₃的质量含量为40.24%，CaO的质量含量为5.03%；煤灰中SiO₂的质量含量为59.67%，Al₂O₃的质量含量为21.81%，Fe₂O₃的质量含量为6.74%，CaO的质量含量为6.42%；柠檬酸渣中CaO的质量含量为36.6%，SO₃的质量含量为52.29%。具体的，该实施例所采用的各原料的化学成分分析均与实施例5相同，如上表1所示。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料，并控制水泥熟料的硫碱比在0.8~0.9之间。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

对比例1

该对比例提供了一种水泥熟料，该水泥熟料的制备方法包括以下步骤：

（1）称取石灰石84.5kg、煤矸石5kg、页岩5kg、选矿粉末3.8kg、镍渣1.7kg、煤灰1.77kg，备用；其中，该对比例所采用的石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣和煤灰等原料的化学成分分析均与实施例5相同，如上表1所示。

（2）将上述石灰石、煤矸石、页岩、选矿粉末、镍渣、煤灰、柠檬酸渣混在一起，并进行粉磨，得到生料粉末。

（3）以煤粉作为燃料，将生料粉末置于水泥窑中进行煅烧，得到水泥熟料。其中，水泥窑的温度控制如下：二次风温控制1050℃、窑尾烟室温度1000℃、分解炉出口温度900℃。

其中，上述实施例提到的硫碱比的计算公式如下：S/R=N₁/(0.85N₂+1.29N₃)，式中N₁、N₂、N₃分别为生料和煤粉中的SO₃、K₂O、Na₂O的摩尔数。

将上述实施例5~7和对比例1得到的水泥熟料进行物化性能分析，分别对水泥熟料的饱和比、硅率、铝率、游离钙含量、硫碱比、三天强度以及生产过程中的煤耗进行检测，其检测结果如下表2所示。

表2

从上表2可以看出，本发明实施例通过添加柠檬酸渣作为矿化剂，可降低水泥熟料生产的1.9%左右的煤耗，以及可以提高水泥熟料10%左右的三天强度。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。