多种工业废渣混掺生产熟料的试验研究

刘永明

（山西职业技术学院 山西省 太原市 030006 ）

多种工业废渣混掺生产熟料的试验研究

刘永明

（山西职业技术学院 山西省 太原市 030006 ）

0 引言

为落实国家关于“加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展的能力。深入贯彻全面协调、可持续的科学发展观，符合人与自然和谐发展要求的新型水泥工业化发展道路”。山西职业技术学院（以下简称：我院）与某水泥公司进行“校企合作”，进一步拓展思路，积极组织科研部门进行技术攻关，经考察、分析和论证，最后确定用多种工业废渣混掺配料生产优质水泥熟料的可行性，取得了很大的突破。

1 废渣特性分析

1.1磁铁尾矿

磁铁尾矿是磁铁矿原矿石破碎以后经两次磁选后余下的尾矿废料。原矿磁选后约50%做为尾矿废石料、其矿源丰富，现该矿区磁铁尾矿储量约50万吨左右。从其化学成分来看：质量较为稳定、可兼做铝、铁质校正原料使用；从矿石的解理结构来看：分层、质软、结构力弱，理论上活性好、分解点、熔点低，易烧性相对要好。化学成分见表1。

表1：磁铁尾矿的化学成分 （%）

1.2铜渣

铜渣为冶炼铜时排出的工业废渣。出炉后经水淬急冷，为深黑色颗粒，粒度细小均齐，粒径多为2～5mm ，其物理吸附水分为1.0%，松散容重为1550g/L。

铜渣中的铁元素主要以Fe2+的形式存在，同时还含有部分CuO及微量组分，主要化学成分见表2。

表2：铜渣化学成分

1.3粉煤灰

粉煤灰为某余热电厂干排灰，其矿物主要有玻璃相、石英、莫来石等。一般0.08mm细度5.0%以下，烧失量平均在7.5%，松散容重为600g/L。化学成分见

2 方案设计

2.1配料组分

设计用石灰石、磁铁尾矿、粉煤灰、粉砂岩、铜渣五组分单独配料，取代原混合料（石灰石与黏土预配料）、粉煤灰、硅砂、铁粉的传统配料方式，确保各组分单独计量，确保配料稳定。

2.2率值设定

考虑到本试验方案中采用大量的尾矿、废渣配料，熟料烧成的共熔温度降低，同时由于大量微量元素的引入、在水泥熟料的矿物形成过程中起到一种“晶种”的作用，诱导晶体矿物的形成，改善了生料的易烧性。 故本方案适当的提高了硅酸盐矿物的含量，提高生料的耐火性.熟料率值控制如下：KH：0.920±0.02； SM：2.60±0.1；AM：1.3±0.1。

2.3方案评估

2.3.1 磁铁尾矿和铜渣均为工业废弃物，占地面积大，污染环境和水源，大量的利用此工业废渣用于水泥熟料生产不仅节能环保、利国利民，而且可享受国家的增值税返还优惠政策；

2.3.2 磁铁尾矿的平均粒度小于60mm、无须再破碎，节省黏土的破碎工序成本；

2.3.3 磁铁尾矿的平均水分小于5.0%、比黏土的水分小10%左右，便于露天存储和堆放，同时还可避免雨季的粘仓、挂壁、堵料等生产弊端；

2.3.4 铜渣中含有大量的氧化亚铁及部分氧化铜、生料的易烧性好，烧成热耗降低，便于提高窑台时产量；

2.3.5 铜渣、粉煤灰的粒径细小均齐，成分均一，且含有大量的玻璃体微珠，具有“滚珠效应”，下料顺畅、计量稳定；

2.3.6 铜渣的相对易磨性比铁粉要差，但考虑其配料比例仅为1%左右，原则上不会影响生料立磨的产量，具体情况尚需在实际生产中验证。

3 生产试验

3.1存在的主要问题及改进措施

3.1.1、立磨系统

生料立磨粉磨系统运行平稳，磨机台时产量平均在249t/h,未因铜渣的易磨性差而导致立磨产量降低。

3.1.2 预热器系统

使用磁铁尾矿、粉煤灰及铜渣配料后预热器系统频繁出现塌料现象，同时分解炉烟室结皮现象严重。分析其主要原因是由于尾矿、工业废渣中含有大量的玻璃体及氧化亚铁，导致共熔温度降低[3]液相提前出现，料子发粘，易“挂片”、结皮。当结皮严重人工清捅时，大块的结皮塌落堵在分解炉缩口处导致堵料.主要采取了以下措施：

⑴ 考虑到生料的易烧性好，放粗出磨生料0.08mm筛余的细度从10%放宽到15%，增加料子的分散度。

⑵ 优化操作参数，降低分解炉温度约30℃（实际控制860±10℃，并提高窑速为3.6 r/min、薄料快转。

通过采取以上措施，生产逐渐趋于正常，操作控制参数对比见表7。

3.2熟料性能

经过一个多月时间的生产实践和摸索，用磁铁尾矿和铜渣、粉煤灰炉渣等多种工业废渣多掺配料取得了重大成功和突破。熟料结粒好、升重高，窑上煅烧良好，火焰明亮，无飞砂、堵料、结皮等工艺事故。,熟料的化学成分、矿物组成、物理性能全部满足GB/T21372-2008的技术要求。

4 生产结论

4.1生料的易烧性好，煤耗降低，窑台时产量提高6吨/小时；

4.2熟料结粒好、煅烧致密，需水量相对下降，便于改善水泥性能；同时实现了清洁生产、节能环保。

5 效益分析

5.1社会效益：废物利用、利国利民。

用磁铁尾矿配料不但具有环保性，而且可以节约大量的黏土矿产资源。对于2500t/d新型干法窑生产线，利用尾矿配料煅烧水泥熟料，每年可节约黏土资源约8万吨左右。

5.2经济效益：优质、高产、低消耗.

⑴从熟料产量来看：窑台时产量平均提高6吨，则三条窑每年多生产熟料约15万吨，至少多赢利750万元。

⑵从烧成煤耗来看：吨熟料的烧成标煤耗平均下降3.7千克，熟料按年产280万吨计算，相当于年节约标煤1.0万吨，平均煤价按720元/吨计算，则年节约资金约720万元；同时还可申报享受国家财政部、国家发改委联合印发的《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》中“节能工程中的节能量超过1万吨标煤的企业给予奖励”的奖励基金。

⑶磁铁尾矿无须破碎，年节约人工、机具、设备电耗、折旧磨损等费用约210万元。

6 结束语

通过优化配料方案和强化工序质量控制，加强工艺管理等手段可以用磁铁尾矿、铜渣、粉煤灰等多种工业废渣生产优质环保水泥熟料。同时用尾矿等工业废渣配料生产水泥熟料利于生态建设和可持续发展，是切实可行的资源综合利用、变废为宝的推广项目。

TQ172

B

1007-6344（2017）05-0003-01