[发明专利]一种水泥窑用复合喷煤助燃剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属水泥生产技术领域，尤其涉及水泥窑系统煤粉燃烧助燃技术领域。

背景技术

水泥工业是经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业。在当前形势下，水泥工业要实现可持续发展，一方面必须依靠技术进步，选用先进生产方法，降低能耗；另一方面需要提高熟料性能，大量吸纳其它工业产生的固体废弃物，发展低碳循环经济。

目前国内绝大部分水泥煅烧与石灰石分解采用煤作为燃料，在新型干法水泥生产工艺中，水泥烧成系统的主流是带窑外预分解的回转窑系统，其中分解炉起着至关重要的作用，其喂煤量约占系统总需煤量的60％以上。受到企业成本控制及地域的影响，不同品质的烟煤、无烟煤、褐煤等在水泥窑系统中被广泛使用，随着煤矿的逐年开采，优质煤逐年减少，低品质煤逐步在水泥窑系统中应用，煤质的优劣将会影响到熟料锻烧、窑系统工况稳定性以及能耗高低等，因此要保持良好的煤粉燃烧状况，就必须使煤粉在分解炉及回转窑内的快速充分燃烧，而如何提高煤粉燃烧效率、降低煤粉燃烧温度成为水泥企业节能降耗、提高水泥质量的重要因素。

现有水泥生产既要保证水泥窑系统中熟料的煅烧温度，又要保证分解炉中CaCO₃等矿物的分解率，因此对水泥窑系统中煤粉的燃烧要求很高，特别是低品位煤与劣质煤，燃烧性能相应较差，难以满足水泥窑系统的需要。如在煤粉中添加助燃剂，能改善煤的燃烧反应、提高煤的燃烧速率、降低着火温度、提高煤的燃烬率。助燃剂在煤粉的燃烧过程中降低了气-气均相和气-固非均相反应的活化能，从而使煤粉能在较低温度下氧化燃烧，改善了煤粉燃烧过程，使煤的着火点提前；助燃剂中的部分金属盐充当氧的载体，促进氧转移，加速煤粉燃烬。

一些微量金属元素对水泥熟料烧成具有矿化作用，这些微量组分的催化作用可归纳为二个方面：其一改变熟料烧成过程中的液相性质，包括降低液相初始形成温度、改变液相粘度、降低液相表面张力；其二通过固溶作用或改变晶体的晶格完整程度，提高熟料矿物的水化活性。通过在熟料烧成过程中添加微量元素，可对熟料烧成过程中的液相性质或中间矿物相的形成产生有利效果，促进熟料烧成、提高熟料活性，达到节能降耗、降低生产成本的目的。

将含矿化作用的微量因素原料与助燃剂制成具备双重作用的煤粉助燃剂，可实现节约煤粉燃料、提高熟料烧成质量，目前应用的煤粉助燃剂大多采用化工原料制成，使用成本较高。本发明在相关煤粉助燃剂研究的基础上，开发出利用工业废渣来制成高效复合煤粉助燃剂，节约了水泥生产成本，是水泥窑系统绿色环保、降低能耗的一种较佳的途径。

发明内容

针对水泥回转窑中使用的无烟煤、低品位烟煤或褐煤等煤种，本发明提供了一种高效的水泥窑用复合喷煤助燃剂，来促进低品质煤的燃烧、降低熟料烧成温度、提高熟料质量。

为了解决以上问题本发明提供了一种水泥窑用复合喷煤助燃剂，包含的原料及配比为：锰渣25～40％、赤泥15～25％、铅锌尾矿20～35％、稀土尾矿5～10％、镍渣8～20％和工业高锰酸盐2～6％。水泥窑用复合喷煤助燃剂原料中工业高锰酸盐中的锰酸盐含量不小于95％。

对煤粉燃烧和熟料烧成起催化作用的氧化物成分包括：Fe₂O₃、CaO、MnO₂、ZnO、NiO、REO。

本水泥窑用复合喷煤助燃剂的一种应用，将上述的原料按比例称量混合，再与原煤按质量比例一起喂入磨机中，共同粉磨成混合粉体，作为燃料送入水泥窑系统进行煤粉燃烧与助燃。水泥窑用复合喷煤助燃剂中微量金属元素物质并在回转窑内起到矿化作用，有利于熟料的煅烧与熟料烧成，进而提高熟料质量。

本水泥窑用复合喷煤助燃剂的另一种应用，将上述的原料按比例称量混合，在磨机中单独粉磨成粉体，再与煤粉混合；单独粉磨时，细度控制为80μm方孔筛筛余≤5％。

在水泥窑用复合喷煤助燃剂实际应用中，添加量可根据不同煤的品质进行调整，当水泥烧成用煤为褐煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.2-0.6％；当煤为烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.4-0.8％；当煤为无烟煤时，水泥窑用复合喷煤助燃剂的质量用量为煤质量的0.5-1.2％。

本发明中高锰酸盐作为煤粉燃烧的氧化剂，高锰酸盐在煤粉燃烧时发生分解产生锰酸盐、二氧化锰和氧气，可以加速煤的氧化反应，提供了煤炭燃烧初期所必需的氧气，即使煤的品质不好，通过添加助燃添加剂，也可以保证煤燃烧情况和放热量，充分利用了煤炭资源。