煤矸石在水泥工业中的应用

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1、煤矸石在水泥工业中的应用煤矸石在水泥工业中的应用王翠萍(山西煤炭职业技术学院,山西太原030031)摘要:介绍了以煤矸石为原料生产水泥的几种方法,阐述了煤矸石的主要成分对水泥组成,水化,凝结,硬化的影响.关键词:煤矸石:水泥;特性中图分类号:TD849.5文献标识码:A文章编号:1008—8881f2006)02—0088—02随着煤炭生产的不断发展,矿山的矸石排出量与日俱增,矸石山越来越多,占地面积越来越大.近年来,许多国家都在研究和发展将煤矸石应用于水泥工业的新工艺技术.一,煤矸石作原燃料生产水泥以煤矸石作为原燃料生产

2、水泥,主要是根据煤矸石和粘土的化学成分相近,可代替粘土提供硅铝质原料,再加上煤矸石能释放一定的热量,可节省部分的燃料的特点.1,生产普通水泥多数煤矸石是一种粘土质原料,它主要提供熟料所需的酸性氧化物SiO和A120,.根据煤矸石生产水泥的特点,可按成分中对配料影响较大的A10,含量的多少,将煤矸石分为低铝(20±5%),中铝(30±5%)和高铝(40±5%)三类.低铝矸石的成分与粘土相似,用于生产普通水泥时,和粘土的配料相同.使用中铝煤矸石生产水泥,熟料中A10,含量达7～8%,基本仍和普通水泥配料相同.(1)普通水泥熟料

3、的矿物组成水泥熟料并不是各种氧化物简单混合而成,而是由各种氧化物经高温煅烧相互作用而生成的矿物组成.因此,水泥熟料是一种由矿物组成的结晶细小的人造岩石.组成水泥熟料的主要矿物有四种.'1)硅酸三钙(3CaO?SiO2简写为CS),由CaO和SiO2化合而成.特性是水化和凝结快,生成物早期和后期强度均较高.2)硅酸二钙(2CaO?SiO2简写为C2S),由CaO和SiO2化合而成.水化,凝结,硬化速度较CS慢.3)铝酸三钙(3CaO?A120简写为C),由CaO和A10,化合而成.水化,凝结,硬化相当快.4)铁铝酸四钙(4C

4、aO?A1203?Fe203,简写为C4AF),由CaO,A10,和Fe0,化合生成.它不影响水泥的凝结,硬化,强度,在煅烧熟料的过程中,能降低熟料的熔融温度和液相黏度,有利于C的生产.回转窑和立窑烧制普通水泥熟料,其矿物组成的波动范围见表1.表l普通水泥熟料的矿物组成(%J熟料类别C3SC2SCCAFSOjMgolR2O回转窑熟料42-6115—324—111O一181.54.5I1.3立窑熟料38—552O一334—713—2O<1.5<4.5II.收稿日期:2005—10—11巍蠢作者简介:王翠萍(196

5、50,山西煤炭职业技术学院副教授,(2)普通水泥熟料的化学成分熟料的化学成分主要由CaO,SiO,,A10,和Fe0,四种氧化物组成,总含量95%以上.还含有少量的其他氧化物,如MgO,02,SO3,Na20,K20,P20等.普通水泥熟料的主要化学成分波动范围见表2.表2普通水泥熟料的化学成分(%J熟料类别CaOSi02A12O3Fe203回转窑熟悉62—672【卜44~72立窑熟料62"-'662【卜25~74-..5煤矸石配料熟料60"--6717~244"-'62～7(3)普通水泥熟料的率值1)石灰饱和系数(KH)

6、石灰饱和系数是熟料中CaO和SiO实际化合的数量与理论上全部形成硅酸三钙所需CaO数量的比值.KH值一般在0.80～0.95范围内.KH值越大,硅酸三钙含量越高,水泥具有快硬高强的特性,但要求煅烧温度较高.KH值过低,熟料中硅酸二钙的含量增多,强度发展缓慢,早期强度低.2)硅酸率(n)硅酸率是熟料中SiO含量与A10,和Fe0,含量的比值.n值反映熟料中硅酸盐矿物(C3s+C2s)与溶剂矿物(C,A+CF)的相对含量.n值过大时,熟料较难烧成,煅烧时液相量较少:n值过小时,熔融物含量过多,煅烧时易结大块.3)铝氧率(p)铝

7、氧率是熟料中A10,含量与Fe0,含量的比值.P值反映熟料中铝酸三钙和铁铝酸四钙的相对含量.P值过大,C含量高,液相黏度大,不利于游离氧化钙的吸收,还会使水泥急凝:P值过小,窑内烧结范围窄,不易于掌握煅烧操作.普通水泥熟料的率值要控制在表3的范围内.表3普通水泥熟料的率值熟料类别laHP回转窑熟悉0.85_o.931.7_2.5P立窑熟料0.84-0.901.8_2.21.0_1.5煤矸石配料熟料0.81_o.961.3_2.50.85.02,生产快硬水泥用A10,含量为28.08%的中铝煤矸石代土生产快硬水泥.原燃料化学

8、成分见表4.采用立窑煅烧工艺,所得熟料的化学成分和矿物组成见表4,表5.熟料的各率值为:KH值=0.875n=1.74p=1.37表4原燃料化学成分(%J名称烧失量Sio2A1203Fe203CaOMgO生料配比煤矸石12.7557,2425.141.860.920.5314.75石灰石41.683.8