拓維熙

摘 要：在新的干法水泥熟料生產中，天然氣、煤炭、石油等都是常用的燃料，而隨著人們的環(huán)保意識的不斷提高，對這些燃料生產過程中出現(xiàn)的廢棄物的處理要求也日益提高。所以，在新型干法水泥熟料生產過程中采用可替代性燃料進行處理能有效地達到環(huán)境保護的作用。以電石渣、石油焦、鎂渣、銅礦渣在新型干法水泥熟料生產中的應用為例進行了分析。

關鍵詞：可替代燃料；環(huán)境保護；水泥熟料生產

中圖分類號：TQ172 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）01-0124-03

0 引言

水泥產業(yè)是一種高耗能、高污染的產業(yè)，是一種亟待節(jié)能減排的產業(yè)。大多數水泥都是以煤為燃料，而煤是不可再生的自然資源。從目前我國整體來說，水泥廠使用的原料基本上以煤為主，使用燃料較為單一。對國外而言，有天然氣、石油、煤炭等多種可供選擇的新型干法水泥熟料。但在我國能源資源有限的情況下，整個水泥行業(yè)的趨勢是尋找可替代燃料進行生產，并且這些替代性燃料的采用，不僅節(jié)省了我們國家的自然資源，同時也提供了處理廢物的新途徑。

對于人們日常生活中產生的生活垃圾，經常使用的處理手段一般是焚燒或填埋。焚燒會導致有毒氣體大量產生，對空氣造成污染。如果在填埋過程中，處理不當，也會導致出現(xiàn)污染環(huán)境的現(xiàn)象，嚴重者甚至破壞水質和土壤。因此，尋找一些可代替性燃料應用在新型干法水泥熟料生產當中，不僅僅減少了對我國自然資源的損耗，也大大保護了環(huán)境。

1 電石渣部分在新型干法水泥熟料生產中的研究和應用

電石渣是電石制造中所產生的廢棄物，而大量廢棄的的電石渣，不僅占用土地資源，還會對土壤和周邊環(huán)境造成污染。因此，如何有效地處理電石渣，是治理環(huán)境保護中的一個關鍵環(huán)節(jié)。采用電石渣部分來進行水泥熟料的生產，首先可以利用新干法的規(guī)模優(yōu)勢，對電石渣進行大量處理。其次，可以節(jié)省國內的自然資源。最后，可以減少二氧化碳在水泥生產中的含量，實現(xiàn)對環(huán)境的保護。

實驗表明，用電石渣部分代替其他可燃料應用在新型干法水泥熟料生產的過程中，其熟料生產過程中的耗電量和煤炭消耗均有所下降，熟料的質量也能夠得到有效的提升。對于企業(yè)而言，也具有一定的經濟效益[1]。對國家而言，可以有效降低環(huán)境污染的程度。

1.1 試驗過程

采用的原料是電石渣，電石渣的顆粒級配是用激光粒度分析儀分析出來的，電石渣中含有較多細微顆粒，經實驗證明可得。由于電石渣顆粒較小，在熟料燒制過程中，能有效減少水泥生料磨粉的消耗，提高熱傳導速度。

1.2 電石渣配料對熟料鍛燒、熟料性能有一定的影響

電石渣中含有大量的水，因此，用新型干法水泥生產進行制作與應用是十分必要的。用電石渣部分來進行熟料生產所采用的方法有兩種，第一種是用電石渣來代替石灰石，與其他的原材料進行一定的配比之后，加入到生粉當中磨制成生料漿，把這些生料漿直接裝入窯內，用機器脫水或者是烘干，完成之后制成熟料。但是這樣的工藝方法較為落后，能耗較高，目前國家已經大量關停此項目生產。第二種，先將電石渣進行烘干處理，烘干完成之后，加入生料，然后放入窯內燒制成熟料。這種方法能量消耗很低，使用范圍很廣，但必須對生產線進行改造，必須增加電石渣的干燥裝置。

1.3 電石渣應用要點

首先，在壓濾過后的電石渣中，通常會將水份控制在40%以下，實時監(jiān)測水分。其次，對電石渣進行嚴格的監(jiān)測要設定一個自動清除的體系，將傳感器與空氣炮進行相連接，當出現(xiàn)斷料的時候，空氣炮可以自動填滿，達到清理淤堵的任務，這樣可以不用設置專門的人員來進行看管[2]。最后，隨著電石渣的不斷加入，原材料中的水分是不斷增加的，為了控制機器的溫度，應該根據電石渣的水分含量來調整噴水量，從而做到對溫度的嚴格把控。

2 石油焦在新型干法水泥熟料生產中的應用

2.1 石油焦的特性

石油焦是將原油蒸餾后，將重質油區(qū)分開，再將這些區(qū)分開后的重質油，再進行燃燒，形成一種商品的石油焦。根據石油焦的結構與外形組合的不同，可以分為不同的石油焦。從外形上看，石油焦的形狀不統(tǒng)一，表現(xiàn)出黑色的粒子，有金屬的光澤，粒子均呈多孔結構，其中含碳元素較高。因為種類不同密度，差距比較大，質地比較堅硬[3]，磨損程度屬于中等較難。但是因為品種不同，易磨性差異較大。而從碳含量和硫含量的角度來看，石油焦主要表現(xiàn)為硫含量，且價格差異也很大。

2.2 燒成的基本配置和替代方案

采用史密斯系列燃燒器配置水泥熟料和合理的水泥熟料生產線。該燃燒器具有風量小、調整靈活、熱力大、對弱質燃料的適應性強等優(yōu)點。在采用石油焦時，可以根據目前材料的質量和所包含的硫量，制訂出具體的替代方案，尤其是對硫的含量和對硫的堿度進行控制。時刻觀察窯內煅燒的情況以及出窯后熟料的質量，對于窯內廢氣二氧化碳的排放含量也要進行檢測。綜合考慮之后，再不斷改進，以降低原來使用煤炭的消耗量，提高整體的使用效率，從而達到降低資源消耗、保護環(huán)境的作用。

2.3 使用石油焦代替燃料的生產情況

在使用前，石油焦必須進行檢驗。通過化驗，對石油焦的搭配比例進行分析，分析出窯后熟料的質量，并對后回窯的主要參數進行分析。

石油焦的易磨性比原來采用煤炭的差，在兩者按照一定比例搭配使用之后，有所下降。石油焦和煤粉在按照一定比例進行研磨的過程中，吐渣量較多，顆粒細胞較粗的情況出現(xiàn)。由此，需要提高原煤采購的熱值，嚴格控制入窯煤粉的水含量，降低出磨煤粉的細度，并且加強對磨噴口環(huán)的清理，壓縮煤粉和石油焦的燃燒時間。

窯內系統(tǒng)中結皮現(xiàn)象增多，特別是窯內尾部的煙室，分解爐的縮口等部位出現(xiàn)結皮的現(xiàn)象最多。因此，應該減少硫堿配比，確保兩者之間相對平衡，保證硫化物在熟料中進行固化，隨著熟料一塊排出，降低熟料中的硫含量。

預熱出口處CO含量的增加，需要整治系統(tǒng)漏風的情況，要匹配合適的系統(tǒng)風量，嚴格控制系統(tǒng)，避免出現(xiàn)燃燒時系統(tǒng)內部出現(xiàn)溫度過高、堵塞、結圈等異常情況，甚至出現(xiàn)影響運行使用等安全風險。

石油焦揮發(fā)性低，燃燒時間過長，需要燃燒較多的空氣量，容易造成脫氮氨等消耗上升，有害氣體排放量增加。而且，分解爐內的高溫區(qū)會因燃燒時間過長而發(fā)生變化。把噴槍的位置調到旋風筒的中間位置，既能有效降低尾氣排放，又能減少氨氣消耗，為企業(yè)節(jié)省生產成本。

對原煤、石油焦混合比例、溫度集中、煤下料穩(wěn)定、統(tǒng)一的運行方式進行嚴格控制，可以降低分解爐出口的溫度，減少廢氣排放。通過調整燃燒器內外開流截面大小，可降低風量，提高出口壓力。經實踐表明，結皮、結圈等現(xiàn)象也隨之降低。

3 鎂渣在新型干法水泥熟料生產中的研究和應用

3.1 生產試驗及效果

鎂渣的化學成分中有多種礦物，如鐵酸鹽、鋁酸鹽等，這些礦物的水硬性能很好，故將部分鎂渣摻入生料中。鎂渣在加入生料過程中具有誘導結晶的作用，其性能類似于水泥熟料。鎂渣是經過高溫煅燒后產生的廢渣，在降低煤耗使用的同時，還能使燒制溫度大量降低，加速熟料的生成[4]，并能不斷增加投料量，使窯內熟料產量在同等熱量使用條件下不斷增加。同時，摻入鎂渣后，鹽砂配比降低。因此完全停用銅渣可使企業(yè)生產成本大幅降低[5]。

3.2 在工藝中存在的問題以及解決辦法

鎂渣本身成粉末狀，水分較大，經過磨損之后水分較高，導致在生料研磨時產量有所下降。而鎂渣在下料和運轉過程中，因為水分較大，容易粘連在皮帶輸送裝備上，會出現(xiàn)下料不順暢或者是堵塞的情況。為了解決這些問題，應該嚴格控制鎂渣的水分。

3.3 使用要點

在選擇鎂渣時，一定要選擇規(guī)模較大的、采用旋窯工藝的金屬鎂的企業(yè)，要求鎂渣的質量穩(wěn)定。而在使用鎂渣配料時，因為熟料容易燃燒，會出現(xiàn)結皮、結圈等情況，所以在質檢時一定要嚴格進行把控?；剞D窯內燒制操作過程中，要注意降低分解爐出口的溫度，防止出現(xiàn)結皮、結圈現(xiàn)象。

3.4 取得的經濟效益

摻入鎂渣在降低企業(yè)生產成本的同時，也降低原料的配比，減少了使用原料的種類。且鎂渣摻入后能提高熟料的易燒性，使產量穩(wěn)定，熟料質量也隨之提高，混合材料的參加量也得到了提高，水泥生產成本也隨之降低。鎂渣的綜合利用，也可以享受國家稅收政策的減免，有政策上的優(yōu)惠，比如免稅或者是減稅，還可以改善社會效益好的環(huán)境污染問題。此外，鎂渣的綜合利用還可以增加水泥產品品種、優(yōu)化產品結構，為開拓市場、發(fā)展企業(yè)做出貢獻。

4 銅礦渣在新型干法水泥熟料生產中的研究和應用

目前，我國銅冶煉的產量在迅速增加，這產生了大量的銅礦渣，而這些銅礦渣容易引發(fā)重金屬的污染，對于資源也形成巨大的浪費。銅礦渣中包含有很多的有價金屬，能夠在低溫下進行煅燒，有幫助融化的效果。所以，將銅礦渣作為水泥的原料配比，從而實現(xiàn)資源有效利用，并且達到節(jié)能降耗的目的。

4.1 實驗過程

銅礦渣堿度較低，熔點較低，具有強酸性，呈玻璃狀，顆粒較小，結構比較緊密，硬度較大，呈黑色。銅礦渣中含有大量的鐵礦物，包含多種有價金屬和少量貴金屬。

從銅礦渣的差熱分析可以看到，當溫度上升時，有明顯的一個吸熱峰。這個時候，銅礦渣中的硫化物就會進行分解。而在水泥熟料的燒制過程中，銅礦渣在較低溫度下產生的溶液，會導致熟料高溫液出現(xiàn)，溫度降低，從而促進煅燒。銅礦渣當中微量金屬元素的存在，能夠改善生料的易燃燒性，在熟料燒制的過程中起到良好的礦化效果，從而能夠達到節(jié)能的目的。

4.2 銅礦渣的實際運用

在用銅礦渣來代替原材料之后，熟料的質量較好，爐內煅燒效果較好，沒有飛沙，不出現(xiàn)淤堵、結皮等情況。同時熟料的煤消耗降低，抗壓能力提高，電量的耗損也有效下降，取得了較好的經濟效益和社會效益。

在采用銅礦渣配備之后，由于銅礦渣中熔點較低，造成礦物質較多。要及時對配套的方案和窯內的燒制進行調配，可以適當降低窯內的溫度，大大提升熟料的質量，使回轉窯的窯內窯皮平整，不出現(xiàn)結厚窯皮的現(xiàn)象。

所以，采用銅礦渣作為原材料，可以鍛造出較為合格的水泥熟料。但是銅礦渣中氧化鋁的含量比較低，所以應該選擇氧化鋁較高含量的鋁質校正原料。銅礦渣對水泥熟料的燒制和礦物的形成具有良好的推動作用，能夠改善水泥生料的燃燒性。而在燃燒過程中能夠降低熟料所帶來的煤炭消耗，使回轉窯實現(xiàn)產量的提升，也能明顯改善水泥熟料的物理學性能，整體提高熟料的質量。

5 不同燃料在新型干法水泥生產中應用的不同

由于水泥熟料新型干法生產線的不同和燃料來源的限制，所以在不同地區(qū)采用的燃料也各不相同。新型干法水泥的生產線，對于燃料的適應性較強，可以采用不同的燃料生產出合格的水泥熟料。是在具體操作過程中，不同的燃料所采用的制作工藝也各不相同，對于窯內的溫度以及設備均有著不同的需求。所以，在實際生產過程中，要仔細研究不同燃料之間的配比變化，從而保證水泥熟料的質量。由于工藝的流程的不同，根據物質的形態(tài)進行對比，有的需要在入窯前先經過破碎機進行破碎，然后通過輸送帶，送入研磨，研磨成一定細度的粉狀，這樣方便進入窯內充分燃燒，但是整個過程需要的設備較多，流程較為復雜，生產成本較高。而有一些則是直接送入窯內，操作流程較為簡單，也具有較好的經濟效益，但是控制系統(tǒng)比較復雜，難以操作。

不同燃料對于熟料的質量影響也各不相同，由于操作人員的水平各不相同，爐內溫度的不均勻或者是未燃燒完全被帶入熟料中，也會給熟料的質量穩(wěn)定控制增加難度。

通過使用這些可替代性燃料，可以降低采煤對環(huán)境的影響，減少了CO2的排放，避免了因為焚燒廢棄物產生的大量有毒氣體，也避免了填埋廢料對土地的污染，最大程度地回收廢料，直接用于熟料的生產，對我國可持續(xù)發(fā)展道路提供了有力幫助。

6 結語

利用新型干法水泥塑料生產，可以有效地減少自然資源的使用，同時也可以有效地解決生活廢物問題。隨著人們對環(huán)境保護的認識的提高，我國對環(huán)境保護的需求也日益嚴厲。

參考文獻

[1] 張思才，劉永強，高海崗.可替代燃料在新型干法水泥熟料生產中的研究與應用[J].河南建材，2018（1）：60-61.

[2] 盧曉磊.阿利特改性硫鋁酸鹽水泥熟料礦物組成、結構與性能研究[D].濟南：濟南大學，2019.

[3] 翟寶.石油焦作為新型替代燃料在水泥窯應用的探討[J].江蘇建材，2021（6）：24-26.

[4] 范泳，王峰裕.新型干法水泥窯用預制件產品[C].//2013中國水泥技術年會暨第十五屆全國水泥技術交流大會，2013.

[5] 陳曉東，李威，劉海兵，等.生活垃圾氣化水泥窯協(xié)同處置技術研究及應用[J].中國水泥，2016（04）：74-77.