[發(fā)明專利]礦物固體熱處理設(shè)備和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180008470.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN114930104A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 圭多·格倫德;歐根·瓦格納;克里斯蒂安·布林克曼
• 申請（專利權(quán)）人: 蒂森克虜伯工業(yè)解決方案股份公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: F27B7/20
• 分類號: F27B7/20;C04B7/12;C04B7/44;C04B20/04;F27D17/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 柳春雷

本發(fā)明涉及一種礦物固體熱處理設(shè)備，所述設(shè)備至少包括預(yù)熱器和夾帶流反應(yīng)器10，其中，夾帶流反應(yīng)器10的出口處布置有分離設(shè)備20，其特征在于，熱處理區(qū)30布置在分離設(shè)備20的氣體串流的出口處，熱處理區(qū)30的出口連接到預(yù)熱器的氣體串流的入口。

本發(fā)明涉及一種用于從包括天然粘土的起始材料生產(chǎn)顏色優(yōu)化的水泥熟料的設(shè)備。

水泥是一種水硬性建筑材料，由精細(xì)研磨的非金屬無機(jī)成分的混合物組成。通常通過將燒制的水泥熟料與石膏和可選的其他輔助性膠凝材料(SCM)共同研磨來生產(chǎn)水泥。

用于熟料生產(chǎn)的主要原料是石灰石，石灰石在采石場開采，在破碎機(jī)中預(yù)粉碎，然后輸送到水泥廠。在研磨和干燥后，與其他研磨組分(諸如，沙子、粘土或鐵礦石)混合，制得生料。此生料在回轉(zhuǎn)窯中在高于約1450℃的溫度下燒制以制得熟料，然后將熟料在冷卻器中冷卻至優(yōu)選低于200℃的溫度。隨后，在磨機(jī)、球磨機(jī)或輥磨機(jī)中研磨所得顆粒，例如，與石膏或硬石膏一起研磨，制得水泥。

由于發(fā)展中國家對水泥的需求大幅增長，水泥生產(chǎn)在人為性CO₂排放總量中的份額穩(wěn)步上升，據(jù)一些來源估計(jì)，約占人為溫室氣體總量的10％或6％。盡管自20世紀(jì)70年代以來生產(chǎn)效率有了重大提高，并且水泥行業(yè)為減少排放做出了努力，但這種情況還是發(fā)生了(Karen L.Scrivener、Vanderley M.John、Ellis M.Gartner；Eco-efficient cements:Potential economically viable solutions for a low-CO₂ cement-based materialsindustry,United Nations Environment Programme(2017)(生態(tài)高效水泥：低-CO₂水泥基材料行業(yè)的潛在經(jīng)濟(jì)可行解決方案，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(2017年)))。鑒于與熟料生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的CO₂排放量中約有一半以上是由石灰石原料引起的，因此通過更換不同的組分來降低熟料含量(熟料系數(shù))可以為減少這些排放做出重大貢獻(xiàn)。

建議的水泥替代品或SCM包括，例如，煅燒粘土或自然熱處理的火山灰。煅燒粘土是合適的天然存在的粘土，已在適當(dāng)?shù)臏囟认卤粺峄罨再x予其火山灰性質(zhì)。適用于此目的的粘土通常含有1層和/或2層頁硅酸鹽形式的粘土礦物，例如，高嶺石、伊利石或蒙脫石。此外，這些粘土還可以含有伴隨的礦物，諸如，舉例而言，石英、長石、方解石以及白云石，但也可以含有金屬氧化物和氫氧化物，或者特別是氫氧化鐵。天然存在的粘土通常富含鐵和/或含有其他有色金屬，因此，常規(guī)的煅燒伴隨著，例如，產(chǎn)物的微紅色變色。雖然這種著色對強(qiáng)度和其他建筑材料性能沒有影響，但它仍然被工廠運(yùn)營商和建筑材料客戶評為不受歡迎的。然而，就目前而言，最終用戶對建筑材料的接受程度，即煅燒粘土的市場潛力以及可能的CO₂減排潛力，很大程度上取決于它們的顏色。

細(xì)粒礦物固體，諸如，粘土，例如，通常在回轉(zhuǎn)窯或多級格柵窯中煅燒。這確保了在此過程中的處理所需的停留時(shí)間內(nèi)保持低溫。例如，US 4,948,362 A描述了一種煅燒粘土的方法，其中為了增加光澤并使磨蝕性最小化，在多層格柵窯中使用熱煅燒氣體對高嶺土進(jìn)行處理。煅燒粘土粉末在靜電過濾器中與煅燒窯廢氣分離，并進(jìn)一步加工，得到所需產(chǎn)物。

在全球CO₂排放量減少的背景下，有助于提高水泥和/或混凝土強(qiáng)度并且生產(chǎn)釋放的CO₂少于水泥熟料燒制操作的物質(zhì)越來越受到關(guān)注。經(jīng)過熱處理(煅燒)的天然粘土和/或沸石似乎在這方面極具潛力。

因此，DE 10 2008 020 600 A1公開了一種用于煅燒粘土或石膏的方法，其中使固體通過閃蒸反應(yīng)器，在閃蒸反應(yīng)器中使它們在450℃至1500℃的溫度下與熱氣體接觸。隨后，使固體在500℃至850℃的溫度下通過停留時(shí)間反應(yīng)器，然后可選地供應(yīng)到進(jìn)一步的處理階段。