(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104844043 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.08.19
(21)申请号 201510174997.7(22)申请日 2015.04.14(66)本国优先权数据
201420791936.6 2014.12.02 CN
(71)申请人丁铁群
地址412307 湖南省株洲市攸县网岭镇康宜
路47号(72)发明人丁铁群
(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理
事务所(普通合伙) 11371
代理人葛松生(51)Int.Cl.
C04B 20/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书8页 附图2页
(54)发明名称
一种生产高活性矿物材料的方法及其装置(57)摘要
本发明涉及材料加工领域，特别涉及一种生产高活性矿物材料的方法及其装置。一种生产高活性矿物材料的方法，包括以下步骤：将矿物原料粉碎成矿物粉，矿物粉的粒径小于200μm；对矿物粉煅烧，煅烧后的矿物粉经冷却，得到高活性矿物材料。该方法采用先磨后烧的工艺，先将矿物材料粉碎至200μm以下，再进行煅烧，由于料粉颗粒细小，能够大大缩短烧成时间，提高热效率，显著提高单位体积产量，提高烧成质量；生产的高活性矿物材料具有活性系数高，需水量低，外观色泽好，颗粒球形度高等一系列优点；经试验验证，产品性能优于二级粉煤灰，具有广泛的应用前景。提供的相应装置很好的实现了生产的要求。 C N 1 0 4 8 4 4 0 4 3 A CN 104844043 A
权 利 要 求 书
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1.一种生产高活性矿物材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将矿物原料粉碎成矿物粉，所述矿物粉的粒径小于200μm；对所述矿物粉煅烧，煅烧后的矿物粉经冷却，得到高活性矿物材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料是以SiO2、Al2O3为主要成分的天然矿物材料；
优选地，所述煅烧的温度为500℃-700℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料化学组成中的SiO2的重量百分数为50％-80％，Al2O3的重量百分数为10％-30％；
优选地，所述矿物原料为煤矸石、页岩、砂岩、粘土中的任一种或多种。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述矿物粉在煅烧前先进行预热；所述预热的热源优选为所述煅烧回收的热量；所述矿物粉优选为以悬浮的状态进行煅烧。
5.实施权利要求1-4任一项所述方法的装置，其特征在于，包括：立筒煅烧炉，燃烧炉，收尘器，引风机；
所述立筒煅烧炉的顶部设置有进料口，所述立筒煅烧炉的底部与所述燃烧炉连通；所述立筒煅烧炉内设置有预热管，所述预热管延伸至所述燃烧炉内；所述立筒煅烧炉与所述收尘器通过管道连接；所述引风机与所述收尘器连接。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括料仓、计量器和卸料器；所述料仓与所述计量器连接，所述卸料器与所述进料口连接，所述计量器用于控制所述料仓中的矿物粉进入所述卸料器的用量。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述收尘器包括重力收尘器、旋风收尘器和布袋收尘器，所述旋风收尘器与所述卸料器连通，所述布袋收尘器与所述旋风收尘器连接，所述引风机与所述布袋收尘器连接；
所述重力收尘器与所述立筒煅烧炉的顶部连接。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述料仓与所述旋风收尘器之间的管道与所述重力收尘器连通。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述重力收尘器与所述立筒煅烧炉之间还设置有第一冷却器；
优选地，所述重力收尘器的底部设置有第二冷却器；更优选地，所述第一冷却器产生的余热通入所述燃烧炉中。10.根据权利要求5-9任一项所述的装置，其特征在于，所述立筒煅烧炉还设置有温控系统。
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说 明 书
一种生产高活性矿物材料的方法及其装置
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技术领域
[0001]
本发明涉及材料加工领域，具体而言，涉及一种生产高活性矿物材料的方法及其
装置。背景技术
利用煤矿石，页岩等矿物原料生产高活性矿物材料已有很长的历史，前人也对此做了大量的研究，但迄今为止，并没有研究开发出一种高效的生产工艺和设施。大都是因简就陋地进行生产；目前生产方法大致有两种，一种是露天堆烧法，另一种是利用竖窑煅烧，两种方法都存在烧成质量差，生产效率低的问题。[0003] 有鉴于此，特提出本发明。
[0002]
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种生产高活性矿物材料的方法，该方法针对现有生产方法的不足之处，研究开发了一种全新的生产工艺，该生产工艺具有效率高，工艺简单，容易操作掌握等优点，烧成产品质量好，优于传统生产方法。[0005] 本发明的第二目的在于提供一种所述的方法的装置，该装置具有设备易损件少，容易操作掌握等优点。
[0006] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：[0007] 一种生产高活性矿物材料的方法，包括以下步骤：[0008] 将矿物原料粉碎成矿物粉，所述矿物粉的粒径小于200μm；[0009] 对所述矿物粉煅烧，煅烧后的矿物粉经冷却，得到高活性矿物材料。[0010] 本发明提供的生产高活性矿物材料的方法，采用先磨后烧的工艺，先将矿物材料粉碎至200μm以下，再进行煅烧，由于料粉颗粒细小，能够大大缩短烧成时间，提高热效率，显著提高单位体积产量，提高烧成质量。该方法生产的高活性矿物材料，具有活性系数高，需水量低，外观色泽好，颗粒球形度高等一系列优点。经试验验证，产品性能优于二级粉煤灰，具有广泛的应用前景。[0011] 进一步地，所述矿物原料是以SiO2、Al2O3为主要成分的天然矿物材料。[0012] 优选地，所述煅烧的温度为500℃-700℃。如煅烧的温度可以为500℃、550℃、600℃、650℃、700℃等等。矿物粉经该高温形成玻璃体，在悬浮状态下颗粒表面受应力影响，产生收缩形成近似球形体的高活性矿物材料，掺用本发明提供的高活性矿物材料的混凝土需水量低，流动性提高。[0013] 进一步地，所述矿物原料化学组成中的SiO2的重量百分数为50％-80％，Al2O3的重量百分数为10％-30％。
[0004]
具体地，所述矿物原料为煤矸石、页岩、砂岩、粘土中的任一种或多种。
[0015] 最终得到的高活性矿物材料包括混凝土或水泥生产中使用的矿物掺合料或活性混合材料。
[0014]
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说 明 书
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为了缩短烧成时间，优选地，所述矿物粉在煅烧前先进行预热。[0017] 为了节约能源，优选地，所述预热的热源所述煅烧回收的热量。[0018] 优选地，所述矿物粉以悬浮的状态进行煅烧。矿物粉在立筒炉中处于悬浮状态下进行热交换，料粉受热均匀，烧成质量显著提高。
[0019] 本发明还提供了实施所述生产高活性矿物材料的方法的装置，包括：立筒煅烧炉，燃烧炉，收尘器，引风机；
[0020] 所述立筒煅烧炉的顶部设置有进料口，所述立筒煅烧炉的底部与所述燃烧炉连通；
[0021] 所述立筒煅烧炉内设置有预热管，所述预热管延伸至所述燃烧炉内；[0022] 所述立筒煅烧炉与所述收尘器通过管道连接；所述引风机与所述收尘器连接。[0023] 本发明提供的装置，矿物粉通过进料口进入立筒煅烧炉，矿物粉在下沉的过程中，利用预热管充分预热，增加了矿物粉的热交换时间，确保了烧成质量，同时降低了立筒煅烧炉的设计高度；燃烧炉为立筒煅烧炉提供高温气流，使矿物粉在预热管充分预热后在立筒煅烧炉中以悬浮的状态进行烧成；引风机使立筒煅烧炉内处于负压状态，烧成后的矿物粉进入收尘器中，收集收尘器中的煅烧产物，即得到高活性矿物材料。[0024] 优选地，所述预热管的底部设置有挡料板。预热管的底部设置挡料板，以更好的分散矿物粉，使矿物粉得到充分燃烧，提高产品质量。[0025] 优选地，所述装置还包括料仓、计量器和卸料器；[0026] 所述料仓与所述计量器连接，所述卸料器与所述进料口连接，所述计量器用于控制所述料仓中的矿物粉进入所述卸料器的用量。[0027] 矿物原料经破碎机破碎，粉磨机粉磨至规定的细度，得到矿物粉，矿物粉经提升机输送至料仓，然后经计量器(如螺旋计量铰刀)输送给卸料器(如锁风阀)，然后矿物粉通过进料口进入立筒煅烧炉。该过程中，计量器控制矿物粉的投放量，保证煅烧的质量，实现自动化操作。
[0028] 优选地，所述收尘器包括重力收尘器、旋风收尘器和布袋收尘器，所述旋风收尘器与所述卸料器连通，所述布袋收尘器与所述旋风收尘器连接，所述引风机与所述布袋收尘器连接；
[0029] 所述重力收尘器与所述立筒煅烧炉的顶部连接。[0030] 其中，旋风收尘器用于收集经过预热的矿物料，然后输送至煅烧炉上的卸料器，从而进入煅烧炉中煅烧，重力收尘器收集煅烧产物，使得到的产物更加纯净，提高产品质量。同时，利用收尘器气体余热，对矿物粉进行预热，可提高热效率，降低进入布袋收尘器的气流温度，以确保布袋收尘器正常运行。[0031] 优选地，所述料仓与所述旋风收尘器之间的管道与所述重力收尘器连通。这样，重力收尘器中的余热用于预热进入的矿物粉，节约能源，并减少煅烧需要的时间。[0032] 优选地，所述重力收尘器与所述立筒煅烧炉之间还设置有第一冷却器。第一冷却器用于将煅烧产物进行冷却，使煅烧后的矿物粉为400℃左右，一般在380-450℃之间，实现烧成产品的快冷，提高产品质量。优选地，所述重力收尘器的底部设置有第二冷却器。第二冷却器将煅烧后的矿物粉温度降低至100℃以下。本发明的烧成系统通过配有二级冷却系统，有利于烧成料的快速
[0033]
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说 明 书
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冷却，提高了煅烧产物的玻璃体含量，降低产品的需水量，产品质量大大提高。[0034] 优选地，所述第一冷却器产生的余热通入所述燃烧炉中。冷却器余热经回收进入煤粉燃烧炉，提高热效率，节约能源。[0035] 优选地，所述立筒煅烧炉还设置有温控系统。本发明设有温度控制系统，能够实现烧成温度的准确控制，提高烧成质量。
[0036] 本发明提供的装置中的物料流向大体为：
[0037] 生料料仓——螺旋计量铰刀——旋风收尘器——预热管——立筒煅烧炉——第一冷却器——重力吸尘器——第二冷却器——成品。[0038] 气流流向大体为：
[0039] 冷空气——第一冷却器——煤粉燃烧炉——立筒煅烧炉——第一冷却器——重力吸尘器——旋风预热器——布袋收尘器——引风机。[0040] 本发明提供的工艺采用先磨后烧工艺，而传统方法采用先煅烧后磨工艺。[0041] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0042] (1)矿物粉在立筒煅烧炉中处于悬浮状态下进行热交换，料粉受热均匀，烧成质量显著提高。
[0043] (2)由于料粉颗粒细小，能够大大缩短烧成时间，显著提高窑炉单位体积产量。[0044] (3)料粉颗粒经高温形成玻璃体，在悬浮状态下颗粒表面受应力影响，产生收缩形成近似球形体，因此，掺用本工艺生产的高活性矿物材料的混凝土需水量低，流动性提高。[0045] (4)本发明中的烧成系统配有二级冷却系统，有利于烧成料的快速冷却，提高了煅烧的玻璃体含量，有利于提高产品流动度，降低产品的需水量，产品质量大大提高。[0046] (5)本发明生产工艺及设施可准确实现烧成温度的控制，矿物材料在特定的温度条件下，烧制出高活性的高活性矿物材料，该生产工艺生产的高活性矿物材料活性系数显著提高。附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048] 图1为本发明实施例1提供的实施生产高活性矿物材料方法的装置的结构示意图；
[0049] 图2为本发明实施例2提供的实施生产高活性矿物材料方法的装置的结构示意图；
[0050] 附图标记：
[0051] 1-立筒煅烧炉； 2-燃烧炉； 3-收尘器；[0052] 4-引风机； 5-温度测定仪； 6-进料口；
[0047]
7-预热管； 8-卸料器； 9-计量器；[0054] 10-料仓； 11-旋风收尘器； 12-布袋收尘器；[0055] 13-重力收尘器； 14-第一冷却器； 15-第二冷却器；
[0053]
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16-挡料板。
具体实施方式
[0057] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0058] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0059] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0060] 实施例1
[0061] 为了验证本发明生产工艺及设施的可行性，申请人特建了一座试验窑炉，试验窑炉的结构见图1。实施生产高活性矿物材料的方法的装置包括立筒煅烧炉1，燃烧炉2，收尘器3，引风机4，温度测定仪5，立筒煅烧炉的顶部设置有进料口6，立筒煅烧炉1的底部与燃烧炉2连通；立筒煅烧炉1内设置有预热管7，预热管7延伸至燃烧炉2内。[0062] 矿物原料经粉碎得到矿物粉，矿物粉通过进料口6进入立筒煅烧炉1，矿物粉在下沉的过程中，利用预热管7充分预热，增加了矿物粉的热交换时间，确保了烧成质量，同时降低了立筒煅烧炉1的设计高度；燃烧炉2为立筒煅烧炉1提供高温气流，使矿物粉在预热管7充分预热后在立筒煅烧炉1中以悬浮的状态进行烧成；引风机4使立筒煅烧炉1内处于负压状态，烧成后的矿物粉进入收尘器3中，收集收尘器3中的煅烧产物，即得到高活性矿物材料。该方法生产的高活性矿物材料，具有活性系数高，数值在0.7-0.8之间；需水量低，外观色泽好，呈深灰色，颗粒球形度高等一系列优点。经试验验证，产品性能优于二级粉煤灰，具有广泛的应用前景。
[0063] 使用图1的装置将矿物粉生产成高活性矿物材料。[0064] (1)实验步骤如下：
[0065] 1)将10kg煤矸石用化验室的小磨机磨细，使样品在使用45μm筛器筛选时，剩余量小于25％，得到的样品编号为0#。[0066] 2)将木柴置于燃烧炉2中，点燃后开启引风机4。待温度测量仪测定的温度达到500℃时，立即开始投料，并保持烧成温度500±10℃，投料约3kg后关闭引风机4，将烧成的样品从旋风收尘器3中取出，得到的样品编号为1#。
[0067]
3)开启引风机4，继续升温至600℃，投料3kg后，关闭引风机4，将样品取出编号4)开启风机4，待温度升至700℃时投料3kg，关闭引风机4将样品去处，编号为
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为2#。
[0068]
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3#。
5)取攸县远大水泥P.I(42.5级)5kg，样品编号4#。[0070] 上述过程中，由于投料比较少，煅烧后得到的样品会自然降温。[0071] (2)试验结果
[0072] 将上述得到的样品按国标进行细度、胶砂强度、需水量比、烧失量等项目检验，检验数据见表1。
[0073] 表1不同样品的检验数据
[0069] [0074]
[0075]
其他相关试验数据
[0077] 1)萍乡文峰建材用土法堆烧工艺生产的高活性矿物材料样品，编号1#。[0078] 2)黄金塘水泥厂机立窑煅烧生产的高活性矿物材料，样品编号2#。[0079] 3)株洲仙庾土法堆烧工艺生产的高活性矿物材料，样品编号3#。[0080] 4)茶陵平水商砼公司进厂的渭阳二级粉煤灰，样品编号4#。[0081] 5)茶陵商砼公司进厂的三级粉煤灰，样品编号5#。[0082] 6)攸县远大水泥厂生产的P.I.42.5级水泥编号6#。[0083] 将其他相关样品按国标进行细度、胶砂强度、需水量比、烧失量等项目检验，检验数据见表2。
[0084] 表2其他样品的检验数据
[0076] [0085]
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[0086]
从表1和表2的数据可以看出，本发明提供的生产高活性矿物材料的方法经试验表明，烧成产品质量好，优于传统生产方法。[0088] 实施例2
[0089] 图2为本发明实施例提供的实施生产高活性矿物材料的方法的另一种装置的示意图。从图2可以看出，该装置中，包括立筒煅烧炉1、燃烧炉2、收尘器、引风机4、料仓10、计量器9、卸料器8；[0090] 其中，料仓10与计量器9连接，卸料器8与进料口连接，计量器9用于控制所述料仓10中的矿物粉进入卸料器8的用量。矿物原料经破碎机破碎，粉磨机粉磨至规定的细度，得到矿物粉，矿物粉经提升机输送至料仓，然后经计量器9(如螺旋计量铰刀)输送给卸料器8(如锁风阀)，然后矿物粉通过进料口进入立筒煅烧炉1。该过程中，计量器9控制矿物粉的投放量，保证煅烧的质量，实现自动化操作。[0091] 收尘器包括重力收尘器13、旋风收尘器11和布袋收尘器12，旋风收尘器11与卸料器8连通，布袋收尘器12与旋风收尘器11连接，引风机4与布袋收尘器12连接；重力收尘器13与立筒煅烧炉1的顶部连接。[0092] 其中，旋风收尘器11用于收集经过预热的矿物料，然后输送到煅烧炉中进行煅烧，重力收尘器13收集煅烧产物。同时利用收尘器气体余热，对矿物粉进行预热，可提高热效率，降低进入布袋收尘器12的气流温度，以确保布袋收尘器正常运行。布袋收尘器用于收集旋风收尘器未完全收集的矿物料，以达到达标排放，收集的矿物料可回收利用，提高产出率。
[0087]
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料仓10与旋风收尘器11之间的管道与重力收尘器13连通。这样，重力收尘器13中的余热用于预热进入的矿物粉，节约能源，并减少煅烧需要的时间。[0094] 重力收尘器13与立筒煅烧炉1之间还设置有第一冷却器14。第一冷却器14用于将煅烧产物进行冷却，使煅烧后的矿物粉在380-450℃之间，实现烧成产品的快冷，提高产品质量。
[0095] 重力收尘器13的底部设置有第二冷却器15，将煅烧后的矿物粉温度降低至100℃以下。本发明的烧成系统通过配有二级冷却系统，有利于烧成料的快速冷却，提高了煅烧的玻璃体含量，有利于提高产品流动度，降低产品的需水量，产品质量大大提高。[0096] 第一冷却器14产生的余热通入燃烧炉2中。这样，冷却器余热经回收进入煤粉燃烧炉，提高热效率，节约能源。
[0097] 预热管7的底部设置有挡料板16。预热管7的底部设置挡料板16，以更好的分散矿物粉，使矿物粉得到充分燃烧，提高产品质量。[0098] 立筒煅烧炉还设置有温控系统，温控系统为温度测定仪5，实现烧成温度的准确控制，提高烧成质量。
[0099] 使用图2的装置将矿物粉生产成高活性矿物材料。[0100] 组1：将页岩用小磨机磨细，得到的矿物粉粒径小于200μm，投入图2中的装置中，煅烧温度控制在700℃，得到的样品编号为1#；[0101] 组2：将砂岩用小磨机磨细，得到的矿物粉粒径小于100μm，投入图2中的装置中，煅烧温度控制在600℃，得到的样品编号为2#；[0102] 组3：将粘土用小磨机磨细，得到的矿物粉粒径小于180μm，投入图2中的装置中，煅烧温度控制在700℃，得到的样品编号为3#；[0103] 组4：将粘土用小磨机磨细，得到的矿物粉粒径小于50μm，投入图2中的装置中，煅烧温度控制在500℃，得到的样品编号为4#；[0104] 组5：取远大水泥公司生产的P.I 42.5级水泥，得到的样品编号为5#。[0105] 将上述得到的样品按国标进行细度、胶砂强度、需水量比、烧失量等项目检验，检验数据见表3。
[0106] 表3不同样品的检验数据
[0107]
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生产优质的高活性矿物材料，该技术生产的高活性矿物材料，具有活性系数高，数值在0.7-0.8之间；需水量低，外观色泽好，呈深灰色，颗粒球形度高等一系列优点。经试验验证，产品性能优于二级粉煤灰，具有广泛的应用前景。[0110] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
[0109]
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说 明 书 附 图
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图2
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