浅谈利用工业废渣生产水泥熟料的技术和制备方法

2015-04-07王强

四川水泥 2015年1期

关键词：煤灰生料废渣

王强

(江苏省建筑材料研究设计院有限公司)

浅谈利用工业废渣生产水泥熟料的技术和制备方法

王强

(江苏省建筑材料研究设计院有限公司)

随着水泥需求量的增加，对其原材料和生产工艺都提出了新要求，工业废渣回收利用，也可用于生产水泥熟料，该模式在对其广受关注。在此先对其制备方案进行了设计，接着从生产流程、质量控制和效果分析几方面谈了该工艺的效果。

工业废渣；水泥熟料；质量控制

0 引言

水泥在现代建筑、道路等工程中发挥着重要作用，为适应新形势要求，需求量越来越多，对其质量要求也更加严格。在长期实践中，水泥熟料制备技术不断改进，如今利用工业废渣便可完成。这种方式既有效利用了工业废渣，又节约了生产成本，而且使得水泥熟料质量有所提升，对环境危害较小，有利于水泥产业长久发展。实际生产过程中，应做好相关工作，如物料使用、热值分析、质量控制等，以保证生产项目能够顺利完成。

1 工业废渣制备水泥熟料的方案设计

1.1 实际案例

近些年水泥需求量增加，某水泥厂原料供应开始出现不足，成了一大难题。在经过多次研究，发现利用工业废渣也可进行水泥生产，而附近便有一家合成氨厂，每天都会排出大量工业废渣。协商后，合成氨厂同意水泥厂对废渣加以回收利用，作为水泥熟料的生产原料。从2010年开始，该水泥厂正式将新技术投入使用，利用工业废渣制备水泥熟料，废渣主要包括煤渣、碎砖、锅炉渣、湿煤渣和硫酸渣等。经这几年实践，经济效益和社会效益十分明显，既节约了原料费用，又降低了废渣污染。

1.2 制备标准

该厂主要生产硅酸盐水泥，其化学成分中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物占的比重较大，超过了 95%。这些氧化物的含量具有变动性，但都在一定的范围内，否则会影响到整体质量。CaO占的比例最多，在62%—67%之间，其次是SiO2，在20%—24%之间，Al2O3和Fe2O3占的比例相对较小。另外，根据行业标准规定，水泥熟料中的MgO和SO3的含量应分别控制在5%、35%以内。能够满足这些要求的工业废渣，即可用来制备水泥熟料。

1.3 废渣分析

合成氨厂排出的工业废渣含有水泥生产所需要的化学成分，所以为了提高制备质量，首先应对废渣的化学成分和燃料成分加以分析。①锅炉渣。炭在 1200摄氏度高温下充分燃烧，形成废渣排出。所含SiO2和Al2O3成分较多，烧失量低；②煤灰。主要是作为水泥生产燃料，在合成氨造气时，会有细小煤灰随着气流被排出来，再经过湿/干式除尘方法，便可得到固态的湿/干煤灰。还有一种叫锅炉湿煤灰，则是锅炉工作时排出的细煤灰，再经过水膜除尘，得到的固态废渣；③造气渣。是炭和石灰等物在1300摄氏度左右的造气炉高温燃烧的产生物。可以说，造气渣自身就属于是水泥，但标号较低，在高温加热之后和湿煤灰混合可制备熟石灰，有很高的氧化钙含量，常用来代替粘土；④硫酸渣。硫铁矿在高温燃烧下发生脱硫反应，从而生成硫酸渣，FeO3含量较高，用于铁质校正；⑤氟化渣。氟化钙和硫酸反应会生成氢氟酸，在反应过程中会产生大量废渣，就是氟化渣。因为性能和组成成分类似于石膏，所以常做石膏用，具有良好的缓凝作用。

2 热值和物料分析

燃料成分主要有原煤、煤灰和造气渣，造气渣的固定碳成分和灰成分含量较高，占了95%以上，热质量为4865.2kJ/Kg。通过能源消耗值比较发现，造气渣比例不同，能源消耗量也不同，当含量为25%时，能源消耗量为3200kJ。工业废渣热值就算有些麻烦，为使结果更加准确，煤灰中湿煤灰和干煤灰的比例按照1:2设计，此时废渣热值为3178kJ。由此不难发现，造气渣的存在形式以CaO和Ca（0H）2为主，与分解石灰石相比，耗能量更少，而且随着造气渣比例的增加会呈现出下降趋势。

水泥生产会对环境带来一定得污染，在利用工业废渣制备水泥时，为发挥其优势，实现无煤化生产减少污染，需合理配置原料，控制好各自所占比例。通过对生料成分、指标等进行分析，最终确定物料配比如下：石灰石60%、造气渣25%、煤灰12%、硫酸渣2%、锅炉渣1%。

3 水泥制备过程及质量控制

3.1 流程

在确定物料比例后，还需根据要求制定科学的生产流程，保证各个环节有序开展，并有效控制质量，以提高生产效率。按照该厂生产标准计算，用工业废渣制备一吨水泥需要3吨生料，包括原材料、燃料、粉煤灰、矿渣、水泥熟料等。对生料应加以均化，确保在入窑时生料具有良好的稳定性。在预热分解阶段，生料进入预热器之后，在高温气体冲击下，会随着气流分散运行；紧接着有部分进入旋风筒，到锥体端位置后向上旋转，之后排出。而没有进入旋风筒的部分则实现了气固分离；预热器和回转窑间设置有分解炉，将燃料置入其中燃烧，使得生料得以分解；之后再将生料投入回转窑，最终烧成熟料。

3.2 质量控制

①提高工业废渣成分的稳定性；②合理配置工业废渣； ③利用分析仪，对配料数据信息进行快速且准确的分析，为配料调整提供重要依据；④采取微机配料方法，以提高配料的准确性；⑤控制方法。采取全面质量管理方法，并建立质量保障体系，实现全过程管理。

4 工业废渣制备水泥熟料效果分析

提高水泥生产质量，通过利用工业废渣来生产水泥后，水泥质量较高，产量稳定。提高了强度，同时保证了水泥质量的稳定性；工业废渣得到消除，有效降低水泥生产成本。通过在水泥生产过程中，掺入适量的工业废渣，使工业废渣比例占总原料的 35 %以上，大大降低了水泥生产原料量，降低了水泥生产成本；经济效益和社会效益均得到提高