煤灰渣生产普通硅酸盐水泥的质量及其效益分析

戴昌军

摘要：目前，大部分水泥生产企业主要使用粒状高炉矿渣生产水泥，但在水泥生产销售高峰期，高炉矿渣粒度价格也在不断上涨，导致水泥生产成本上升，不同程度地降低了生产企业的经济效益。为了降低水泥生产成本，我们使用蒸汽机车排出的煤灰渣作为水泥外加剂进行实验研究工作，并进一步分析了煤炭的使用质量和效益灰渣生产普通硅酸盐水泥。

关键词：煤灰渣；普通硅酸盐水泥；效益

煤灰渣是工业废弃物，堆放占用大量的场地，并污染环境。综合利用这些废渣生产水泥，不仅有利于减少污染、减少矿物资源开采量、保护环境、维护生态、还能降低水泥生产成本、提高水泥质量、增强产品的市场竞争能力具有显著的社会效益和经济效益。我们同某水泥厂合作，在两台机立窑上分别利用硅锰渣、镍渣、煤矸石配料烧成熟料，煤灰渣作混合材生产普硅水泥，取得了良好的效果。

1、煤灰渣硅酸盐水泥应用现状

进入21世纪以来，中国工业建筑用建筑材料的性能要求越来越高，重视工业废渣的开发利用变得越来越重要。目前，我国煤灰渣的排放对环境造成了严重的污染。它主要是一种固体工业废弃物，其排放量相对较大，来自火力发电厂。年平均排放量约为5.6亿吨。为了减少煤灰渣对环境的危害，对煤灰渣的特性进行了研究和分析。有關人员发现，将煤灰渣作为混凝土加入，可以有效提高混凝土的包装性，减少用水量。加强混凝土的强度和耐久性，在轻骨料混凝土的制备过程中加入一定量的煤灰渣不仅可以改善混凝土的各种性能，而且可以解决煤灰渣造成的环境污染。本文对不同含量的煤灰渣轻骨料混凝土的强度进行了试验，找出了煤灰渣掺入后的最佳混凝土性能，分析其特性，并提出了一些改进措施和方法。具体有很大的帮助。

我国从1956年开始研制硅酸盐水泥，至今已经有五十多年的发展历史了，其技术已经相当成熟，且应用也非常广泛，在各大钢厂、陶瓷厂以及建筑加工厂都有广泛的使用。用硅酸盐水泥配制的硅酸盐水泥混凝土有着优越的物理和化学性能，质量轻、强度高、功能广泛等特点使它的应用也越來越广泛。据相关部门数据统计，截止2010年我国硅酸盐水泥混凝土建筑的工业和民用建筑面积大1031万多平米，其使用十分广泛，且建筑质量非常好。但是随着社会的不断进步，硅酸盐水泥混凝土的各项性能不再满足人们建设的需求，所以需要对其性能进行改进和重新配制。通过实验表明，在硅酸盐水泥混凝土中加入一定量的煤灰渣可以提高其力学性能，所以说加强对硅酸盐水泥混凝土的研究刻不容缓。

2、原材料化学成分和配料方案

2.1原材料化学成分

煤灰渣是一种含硅铝化合物的人工类火山灰质混合材，由干煤灰渣内部有很多空隙，使熟料中的fCaO水化形成Ca（OH）2，，体积有膨胀余地，能够消除水泥中fCao的破坏作用。利用煤灰渣代替等量粒化高炉矿渣后，不仅从可比材料价值方面降低单项成本，而且所生产的普通水泥的力学强度亦有不同程度的提高。由于煤灰渣的比重和容重均较低，而且具有较大的标准稠度和具有火山灰的性质，所以水泥的比重随着煤灰渣掺量的增加而减小，标准稠度、凝结时间相比增大和延长。

2.2配料方案

该厂原来使用石灰石、镍渣、粘土、无烟煤、氟硫复合矿化剂配料生产普通硅酸盐水泥。为了进一步降低成本，同时创造条件争取享受国家有关资源综合利用的优惠政策可以减免税金，增强企业产品的市场竞争能力，使用石灰石、硅锰渣、镍渣、煤矸石、无烟煤进行配料生产熟料，将煤灰渣作为混合材生产普通硅酸盐水泥。

煤矸石是煤矿煤层中的伴生矿物。它在采煤过程中产生并作为废物汇集在一起。另外，在生产过程中煤炭使用者，如焦化厂和洗煤厂的废弃物，占据了很大的空间，堆放和处理、污染环境成为公共危害。然而，从矿物学角度来看，煤矸石含有高Al2O3，中等量的SiO2和少量的碳。这是一种用于煅烧水泥的优质粘土材料。在煅烧期间，高岭石分解可提供活性。非常好的Al2O3和SiO2有利于水泥矿物的形成；煤矸石热量约8300kg/kg，可节约燃煤、降低成本。

3、煤灰渣生产普通水泥的特点及效益分析

据有关部门统计，中国煤炭储量为100824.2万吨，居世界前列。然而，中国煤炭燃烧对煤灰渣造成的环境影响也是世界上最高的。煤灰渣主要是一种固体工业废弃物，火电厂排放量较大。煤灰渣会增加空气悬浮颗粒物浓度，对空气质量产生较大影响，对地表水和底部造成严重污染。因此，据说煤灰渣的处理是中国最迫切的问题。通过有关部门的研究，煤灰渣可以改善硅酸盐水泥混凝土的力学性能。这对我们来说是个好消息。它可以在减少环境污染的情况下提高混凝土的性能。这一发现无疑是对具体发展的贡献，分析不同煤灰渣掺入量的硅酸盐水泥混凝土的强度。

多数水泥生产厂家用粒化高炉矿渣生产普通水泥，但就目前矿渣的价格，烘干后其成本约在135元八左右，而煤灰渣价格只有5元八左右，两种材料差价在130元左右，相比之下，以煤灰渣代替等量的粒化高炉矿渣生产普通水泥，其潜在的效益是巨大的。以一个年产5万吨普通水泥企业为例，以平均比例10%煤灰渣代替等量粒化高炉矿渣，每年可使用煤抓渣.05万吨（代替矿渣用量0.5万吨）年生产总成本降低65万元，即每生产一吨水泥成本降低13元。

4、关键工艺措施

4.1严格控制生料细度

原料细度需要更精细，并且可以增加反应体系的比表面积和表面能。它有利于分子在反应系统中的迁移并与合成矿物发生碰撞。该植物的原始粗材料是粗糙的，<0.08筛余量少于8%，并且0.2筛筛网未被控制。放大后，观察到0.08目的细滤渣，主要是白色石灰石颗粒和黑镍渣颗粒，这部分石灰石颗粒较大，分解形成的CaO团簇难以分散并与其他分子迁移形成矿物。剩余部分以fCaO的形式存在于熟料中，这减少了反应中涉及的CaO的量。类似地，过大的镍渣颗粒不能分散和迁移，并且局部形成铁含量高的铁水孔。熟料中灰白色的点是由局部还原气氛引起的高铁相物质，甚至是FeO或Fe。

4.2提高成球质量

每个人都认识到煅烧小球的好处。关键是要采取有效措施确保这项技术的实施。通过计算，我们可以看到颗粒的大小和体积效应。可以看出，随着丸粒直径的增加，体积增加数倍。根据烧结过程的传质机理，燃烧这些颗粒所需的时间显着增加。容易形成燃烧不良的材料；随着球团尺寸的增加可能导致中心氧化气氛不足，还原壳材料的形成以及熟料后期强度降低，根据我们的试验，28d的抗压强度降低了约5MPa。有必要建立严格的岗位责任制度，在维持球板时将粒径为5mm-10mm的颗粒增加到80%以上，并为煅烧操作创造条件。

4.3加强立窑煅烧操作

该配料方案所使用的原料中硅锰渣、镍渣含有大量的低价态金属氧化物，原料分析其烧失量是负值，能够降低系统的低共熔点，降低高温熔体的粘度，能够促进矿物的形成。但是要求加强煅烧操作，必须保证物料在充分的氧化气氛中烧成，否则熟料强度急剧下降，安定性不合格。因此要求机立窑全风操作，快烧急冷；采取这些措施后烧出的熟料结块好散料少，外观呈深黑色块状并且无死烧料。

5、结语

综上所述，采用煤灰渣代替矿渣生产普通水泥从工艺上是可行的，水泥性能可靠，同时企业可获得较大的经济效益。其次，当采用煤灰渣做混合材时，生产普通24水泥掺量要蕊12%，生产复合水泥掺量要20%为宜。最后要加强进厂煤灰渣的均化，以利提高水泥强度的均匀性。

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