王 強

(江蘇省建筑材料研究設(shè)計院有限公司)

淺談利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)水泥熟料的技術(shù)和制備方法

王 強

(江蘇省建筑材料研究設(shè)計院有限公司)

隨著水泥需求量的增加，對其原材料和生產(chǎn)工藝都提出了新要求，工業(yè)廢渣回收利用，也可用于生產(chǎn)水泥熟料，該模式在對其廣受關(guān)注。在此先對其制備方案進行了設(shè)計，接著從生產(chǎn)流程、質(zhì)量控制和效果分析幾方面談了該工藝的效果。

工業(yè)廢渣；水泥熟料；質(zhì)量控制

0 引言

水泥在現(xiàn)代建筑、道路等工程中發(fā)揮著重要作用，為適應(yīng)新形勢要求，需求量越來越多，對其質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格。在長期實踐中，水泥熟料制備技術(shù)不斷改進，如今利用工業(yè)廢渣便可完成。這種方式既有效利用了工業(yè)廢渣，又節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且使得水泥熟料質(zhì)量有所提升，對環(huán)境危害較小，有利于水泥產(chǎn)業(yè)長久發(fā)展。實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)做好相關(guān)工作，如物料使用、熱值分析、質(zhì)量控制等，以保證生產(chǎn)項目能夠順利完成。

1 工業(yè)廢渣制備水泥熟料的方案設(shè)計

1.1 實際案例

近些年水泥需求量增加，某水泥廠原料供應(yīng)開始出現(xiàn)不足，成了一大難題。在經(jīng)過多次研究，發(fā)現(xiàn)利用工業(yè)廢渣也可進行水泥生產(chǎn)，而附近便有一家合成氨廠，每天都會排出大量工業(yè)廢渣。協(xié)商后，合成氨廠同意水泥廠對廢渣加以回收利用，作為水泥熟料的生產(chǎn)原料。從2010年開始，該水泥廠正式將新技術(shù)投入使用，利用工業(yè)廢渣制備水泥熟料，廢渣主要包括煤渣、碎磚、鍋爐渣、濕煤渣和硫酸渣等。經(jīng)這幾年實踐，經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯，既節(jié)約了原料費用，又降低了廢渣污染。

1.2 制備標(biāo)準(zhǔn)

該廠主要生產(chǎn)硅酸鹽水泥，其化學(xué)成分中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物占的比重較大，超過了 95%。這些氧化物的含量具有變動性，但都在一定的范圍內(nèi)，否則會影響到整體質(zhì)量。CaO占的比例最多，在62%—67%之間，其次是SiO2，在20%—24%之間，Al2O3和Fe2O3占的比例相對較小。另外，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥熟料中的MgO和SO3的含量應(yīng)分別控制在5%、35%以內(nèi)。能夠滿足這些要求的工業(yè)廢渣，即可用來制備水泥熟料。

1.3 廢渣分析

合成氨廠排出的工業(yè)廢渣含有水泥生產(chǎn)所需要的化學(xué)成分，所以為了提高制備質(zhì)量，首先應(yīng)對廢渣的化學(xué)成分和燃料成分加以分析。①鍋爐渣。炭在 1200攝氏度高溫下充分燃燒，形成廢渣排出。所含SiO2和Al2O3成分較多，燒失量低；②煤灰。主要是作為水泥生產(chǎn)燃料，在合成氨造氣時，會有細小煤灰隨著氣流被排出來，再經(jīng)過濕/干式除塵方法，便可得到固態(tài)的濕/干煤灰。還有一種叫鍋爐濕煤灰，則是鍋爐工作時排出的細煤灰，再經(jīng)過水膜除塵，得到的固態(tài)廢渣；③造氣渣。是炭和石灰等物在1300攝氏度左右的造氣爐高溫燃燒的產(chǎn)生物?？梢哉f，造氣渣自身就屬于是水泥，但標(biāo)號較低，在高溫加熱之后和濕煤灰混合可制備熟石灰，有很高的氧化鈣含量，常用來代替粘土；④硫酸渣。硫鐵礦在高溫燃燒下發(fā)生脫硫反應(yīng)，從而生成硫酸渣，F(xiàn)eO3含量較高，用于鐵質(zhì)校正；⑤氟化渣。氟化鈣和硫酸反應(yīng)會生成氫氟酸，在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量廢渣，就是氟化渣。因為性能和組成成分類似于石膏，所以常做石膏用，具有良好的緩凝作用。

2 熱值和物料分析

燃料成分主要有原煤、煤灰和造氣渣，造氣渣的固定碳成分和灰成分含量較高，占了95%以上，熱質(zhì)量為4865.2kJ/Kg。通過能源消耗值比較發(fā)現(xiàn)，造氣渣比例不同，能源消耗量也不同，當(dāng)含量為25%時，能源消耗量為3200kJ。工業(yè)廢渣熱值就算有些麻煩，為使結(jié)果更加準(zhǔn)確，煤灰中濕煤灰和干煤灰的比例按照1:2設(shè)計，此時廢渣熱值為3178kJ。由此不難發(fā)現(xiàn)，造氣渣的存在形式以CaO和Ca（0H）2為主，與分解石灰石相比，耗能量更少，而且隨著造氣渣比例的增加會呈現(xiàn)出下降趨勢。

水泥生產(chǎn)會對環(huán)境帶來一定得污染，在利用工業(yè)廢渣制備水泥時，為發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)無煤化生產(chǎn)減少污染，需合理配置原料，控制好各自所占比例。通過對生料成分、指標(biāo)等進行分析，最終確定物料配比如下：石灰石60%、造氣渣25%、煤灰12%、硫酸渣2%、鍋爐渣1%。

3 水泥制備過程及質(zhì)量控制

3.1 流程

在確定物料比例后，還需根據(jù)要求制定科學(xué)的生產(chǎn)流程，保證各個環(huán)節(jié)有序開展，并有效控制質(zhì)量，以提高生產(chǎn)效率。按照該廠生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)計算，用工業(yè)廢渣制備一噸水泥需要3噸生料，包括原材料、燃料、粉煤灰、礦渣、水泥熟料等。對生料應(yīng)加以均化，確保在入窯時生料具有良好的穩(wěn)定性。在預(yù)熱分解階段，生料進入預(yù)熱器之后，在高溫氣體沖擊下，會隨著氣流分散運行；緊接著有部分進入旋風(fēng)筒，到錐體端位置后向上旋轉(zhuǎn)，之后排出。而沒有進入旋風(fēng)筒的部分則實現(xiàn)了氣固分離；預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯間設(shè)置有分解爐，將燃料置入其中燃燒， 使得生料得以分解；之后再將生料投入回轉(zhuǎn)窯，最終燒成熟料。

3.2 質(zhì)量控制

①提高工業(yè)廢渣成分的穩(wěn)定性；②合理配置工業(yè)廢渣； ③利用分析儀，對配料數(shù)據(jù)信息進行快速且準(zhǔn)確的分析，為配料調(diào)整提供重要依據(jù)；④采取微機配料方法，以提高配料的準(zhǔn)確性；⑤控制方法。采取全面質(zhì)量管理方法，并建立質(zhì)量保障體系， 實現(xiàn)全過程管理。

4 工業(yè)廢渣制備水泥熟料效果分析

提高水泥生產(chǎn)質(zhì)量，通過利用工業(yè)廢渣來生產(chǎn)水泥后，水泥質(zhì)量較高，產(chǎn)量穩(wěn)定。提高了強度，同時保證了水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性；工業(yè)廢渣得到消除，有效降低水泥生產(chǎn)成本。 通過在水泥生產(chǎn)過程中，摻入適量的工業(yè)廢渣，使工業(yè)廢渣比例占總原料的 35 %以上，大大降低了水泥生產(chǎn)原料量，降低了水泥生產(chǎn)成本； 經(jīng)濟效益和社會效益均得到提高

5 結(jié)束語

從上述分析中可知，為節(jié)約水泥生產(chǎn)材料使用量，降低成本、提高生產(chǎn)效率，可引進現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)，對工業(yè)廢渣加以合理利用，從而提高生產(chǎn)產(chǎn)量。制備過程中，要嚴(yán)格設(shè)置原料配比，并制定相應(yīng)的流程，同時加強質(zhì)量控制。

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