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構中，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、社會和經濟問題，隨著經濟社會的快速發(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)質高鈣石灰石資源消耗殆盡的嚴竣局面。由于傳統(tǒng)水泥熟料的制備對原料的選取較為嚴格，對煤矸石盼化學組成和石灰石資源的品質要求較高，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)質鈣基原料短缺問題，本課題提出開展煤矸石與相對優(yōu)質石灰石資源較為豐富的低品質鈣基質制備Q相生態(tài)水泥關鍵技術研究，力求煤矸石的熱、渣聯(lián)合高效利用和低品質鈣基質在水泥工業(yè)的資源化。
　　 對試驗原料煤矸石以及造紙廠污泥原料進行化學組成分析、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組成分析結果可以清楚的看到，煤矸石的化學成分與水泥生產中的

3、粘土質原料極為相近，硅鋁含量較高，因此將煤矸石應用于水泥生產用來代替粘土質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，從而達到節(jié)約水泥煅燒煤耗的目的。
　　 以煤矸石、低品質鈣基質污泥、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行設計計算，共設計三種配料方案：(1)以分析純CaO

5、、分析純MgO、分析純SiO2為原料進行設計計算，得到的制備Q相水泥熟料基礎配料方案。(2)以分析純CaO、分析純SiO2、煤矸石為原料，在基礎備料方案的基礎上進行設計計算，得到的煤矸石制備Q相水泥熟料配料方案。(3)以分析純CaO、低品質鈣基質污泥、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上進行設計計算，得到的煤矸石及低品質鈣基質共同制備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行配制，然后進行生料的粉磨、均化和熟料煅燒，試驗中設置了1200℃，1230℃，1260℃，1290℃，1320℃等五個煅燒溫度進行煅燒試驗，并對煅燒試驗得到的熟料樣品進行XRD分析。實驗結果表明，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