[发明专利]一种利用高碱原料生产低碱水泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产水泥并处置废弃物的方法，更具体的说，是一种利用带悬浮预热器和预分解炉的干法水泥生产线和高含碱量石灰石生产低碱水泥，并协同处置PCB等高含氯量废弃物的方法。

背景技术

在水泥生产中，生料的碱当量对水泥产品的质量有直接的影响。生料中如果含有微量的碱(Na，K)，会改善生料的易烧性，提高生料的早期强度。但是如果生料中的碱当量过高，造成熟料中的碱当量超过一定的范围，例如大于约0.80％时，会使得熟料中的游离钙提高，造成水泥抗压强度和抗折强度降低，并影响建筑物的使用寿命。

据统计，由于碱当量过高，造成混凝土发生碱-骨料反应，会使得建筑物的寿命缩短至正常建筑物的四分之一，甚至更短。因此，使用低碱水泥是保证建筑物寿命的一个重要条件。

要生产低碱水泥，就对石灰石和其他原料，如粘土和砂岩等的碱当量有一定要求，一般需要使用低碱原料来生产低碱水泥。但是在我国，有大量的高碱当量的石灰石资源，这些石灰石由于碱当量过高而被弃置不用，这不但浪费了大量的资源，也占用了大量的土地。

目前，国内外大都集中在利用低碱原料生产低碱水泥上，虽然对高碱原料生产低碱水泥有一定研究，但研究并不深入，技术尚不成熟，而且现有的使用高碱原料生产低碱水泥的工艺能耗很大，且工艺控制难度也很大。利用传统的技术以高碱原料生产低碱水泥时，需要对水泥熟料的生产工艺进行一定的改造，将对水泥熟料有害的元素，如，过量的Na和K从窑系统中分离出来，以降低熟料中的碱当量。但是这需要从系统中大量放风，通常放风量可达到系统风量的20-30％，大大增加了生产水泥熟料的能耗，同时也增大了工艺控制的难度。即便如此，使用这种方法也不一定能生产出合格的低碱水泥。因此，该技术并没有得到大规模的应用。

一方面市场上需要大量的低碱水泥，另一方面低碱原料的不足，使得低碱水泥的供应远远不能满足低碱水泥的需求。所以，现在迫切需要一种行之有效的、节能的、可以利用高碱原料生产低碱水泥的方法。

发明内容

本发明提供一种用高碱原料生产低碱水泥的方法，其中包括步骤：

(1)将碱当量大于约0.80％的原料石灰石通过原料入窑渠道投入干法水泥回转窑中；

(2)在窑头、窑头燃料燃烧器、窑尾烟室、预分解窑或预燃炉处将含氯物质加入干法水泥回转窑中，以使所述含氯物质中的氯消耗原料中的钾；

(3)在预分解窑底部、上升烟道、窑尾烟室或预热器末级筒位置开口，将这些位置富集的含氯烟气引入烟尘收集系统中，收集其中的烟尘。

该方法主要利用KCl在760℃的时候会由气态转化为固态这一特性，通过适当增加水泥窑系统Cl的含量来使得游离的K与Cl结合，例如，加入足以结合高碱原料中过量的碱(K)的Cl，使其参加反应，然后在窑系统中适当的位置将固态KCl引出，达到降低系统中K含量的目的，从而实现利用高碱原料生产低碱水泥。收集到的烟尘含有大量的KCl，可以回收使用，例如作为化合物产品等。

该烟尘收集系统中包括混合室，高温的上述含氯烟气取出后首先进入混合室，与引入的冷空气混合，使烟气温度快速下降。因此，可使得烟气中的KCl快速成为固态析出。

优选所用含氯物质是高含氯的废弃物，例如富含多氯联苯PCB的废变压器绝缘油等。这样，不但用高碱原料生产了低碱水泥，还能够达到协同处理高含氯废弃物的技术效果。

优选该方法中使用的含氯物质的含氯量大于约10％，以减小加入物质的体积。更优选，调整加入的含氯物质的量，以摩尔计，使加入的氯的量大于(系统中钾钠量之和-2×硫酸根的量)，且小于系统中钾的摩尔量，所述系统包括高碱原料和加入的含氯物质。优选加入的含氯物质中不含有钾、钠和硫酸根离子。由于硫酸钠和硫酸钾的熔沸点高于氯化钾，气态碱金属离子优先与硫酸根离子结合，所以，为了更加有效地去除系统中的碱金属，可以将氯的摩尔量调整为大于系统中钾钠量之和与两倍硫酸根量的差。在此范围内，既可以有效去除系统中的碱金属，又能够不引入过量的氯，避免造成二次污染和尾气超标。优选地，生产出的低碱水泥的碱当量低于约0.60％。