煤矸石制備Q相生態(tài)水泥試驗研究.pdf

1、在我國的能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭的消耗是主要的組成部分。煤炭開采和洗選加工程中產(chǎn)生的固體廢物煤矸石，其巨量排放和簡單處置誘發(fā)了環(huán)境、社會和經(jīng)濟問題，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，資源、能源、環(huán)境等問題愈顯突出，煤矸石的綜合利用工作越發(fā)受到重視。與此同時，水泥工業(yè)制備傳統(tǒng)水泥熟料面臨優(yōu)質(zhì)高鈣石灰石資源消耗殆盡的嚴(yán)竣局面。由于傳統(tǒng)水泥熟料的制備對原料的選取較為嚴(yán)格，對煤矸石盼化學(xué)組成和石灰石資源的品質(zhì)要求較高，利用煤矸石制備普通硅酸鹽和硫鋁酸鹽水泥熟

2、料面臨工藝、資源等問題。基于煤矸石資源化利用過程中存在的諸多問題和水泥工業(yè)存在的優(yōu)質(zhì)鈣基原料短缺問題，本課題提出開展煤矸石與相對優(yōu)質(zhì)石灰石資源較為豐富的低品質(zhì)鈣基質(zhì)制備Q相生態(tài)水泥關(guān)鍵技術(shù)研究，力求煤矸石的熱、渣聯(lián)合高效利用和低品質(zhì)鈣基質(zhì)在水泥工業(yè)的資源化。
　　 對試驗原料煤矸石以及造紙廠污泥原料進(jìn)行化學(xué)組成分析、熔融特性分析以及熱值分析。通過煤矸石以及造紙廠污泥的化學(xué)組成分析結(jié)果可以清楚的看到，煤矸石的化學(xué)成分與水泥生產(chǎn)中的

3、粘土質(zhì)原料極為相近，硅鋁含量較高，因此將煤矸石應(yīng)用于水泥生產(chǎn)用來代替粘土質(zhì)原料是完全有可能的，造紙廠污泥中的CaO含量雖然不高，但也可以滿足Q相水泥CaO含量的要求。通過煤矸石以及造紙廠污泥的熔融特性分析結(jié)果可以看出煤矸石的灰熔點雖然有點高(高于1500℃)，但與粘土(熔點1580℃)相比已經(jīng)較低了，且造紙廠污泥的灰熔點較低，原料的熔點降低，對生料的煅燒過程有一定的積極作用，較低的熔點能夠使煅燒過程中液相出現(xiàn)的溫度降低，從而促進(jìn)熟料的燒

4、成，降低燒成溫度。此外，通過煤矸石以及造紙廠污泥的熱值分析結(jié)果可知，煤矸石和造紙廠污泥本身都具有一定的發(fā)熱量，這樣還可以為水泥煅燒提供一定的熱量，從而達(dá)到節(jié)約水泥煅燒煤耗的目的。
　　 以煤矸石、低品質(zhì)鈣基質(zhì)污泥、分析純CaO、分析純MgO、分析純SiO2為原料，根據(jù)Q相水泥的礦物組成中的主要礦物Q相礦物(6CAO·4Al2O3·MgO·SiO2)的分子式對Q相水泥生料配方案進(jìn)行設(shè)計計算，共設(shè)計三種配料方案：(1)以分析純CaO

5、、分析純MgO、分析純SiO2為原料進(jìn)行設(shè)計計算，得到的制備Q相水泥熟料基礎(chǔ)配料方案。(2)以分析純CaO、分析純SiO2、煤矸石為原料，在基礎(chǔ)備料方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計計算，得到的煤矸石制備Q相水泥熟料配料方案。(3)以分析純CaO、低品質(zhì)鈣基質(zhì)污泥、煤矸石為原料，在煤矸石制備Q相水泥熟科配料方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計計算，得到的煤矸石及低品質(zhì)鈣基質(zhì)共同制備Q相水泥熟料配料方案。
　　 試驗采用高溫電阻爐模擬水泥煅燒工藝，根據(jù)Q相水泥

6、生料配方案對生料進(jìn)行配制，然后進(jìn)行生料的粉磨、均化和熟料煅燒，試驗中設(shè)置了1200℃，1230℃，1260℃，1290℃，1320℃等五個煅燒溫度進(jìn)行煅燒試驗，并對煅燒試驗得到的熟料樣品進(jìn)行XRD分析。實驗結(jié)果表明，隨著溫度的升高，燒成的熟料在外觀上可以清楚的看到液相的逐漸增多，并最終在1320℃時熟料已基本燒成。通過對熟料的XRD分析也可以清晰地看到，生料在溫度為1320℃時煅燒獲得的熟料的主要礦物組成為具有較好水化特性的礦物2CaO