湿炉渣配料对水泥熟料抗压强度及成本的影响

陶涛，王军龙，胡鹏刚，朱建宏，张大鹏

我公司所在地电厂外排的湿炉渣与我公司生产所用的粘土化学成分接近，且湿炉渣R2O含量较低，可替代粘土用于水泥生料配料。据相关文献介绍[1]，水泥熟料中碱含量上升，其1d、3d抗压强度随之上升，而28d抗压强度则随之下降，用湿炉渣替代粘土配料，有助于提高熟料28d抗压强度，同时能够消化工业废弃物，保护环境。为此，我公司进行了相关的工业化试验和成本核算。

1 原材料化学分析

试验所用石灰石、粘土采自自备矿山，砂岩及铜矿渣为外购，湿炉渣为当地电厂外排废渣，原材料化学成分见表1。

表1 原材料化学成分，%

2 实验室配料测算

在实施湿炉渣配料工业化试验之前，先进行实验室配料测算。配料测算数据见表2。

表2 配料测算表*

从配料测算表可见，湿炉渣掺入量越大，外购材料砂岩、铜矿渣的掺入量也越大，生料成本测算则随之上升幅度较大。因此，湿炉渣配料工业化试验需分阶段进行，应根据水泥熟料的强度和生料的成本变化情况，找出湿炉渣掺入量的最佳经济指标。

3 工业化试验准备

3.1 试验方案

我公司原采用四组分配料，现增加湿炉渣参与配料，公司无单独计量系统，因此，根据物料特性将湿炉渣与粘土由铲车按比例预拌后入粘土库。试验通过在线分析仪进行生料配料控制，只需要设定生料目标率值、物料配比，即可根据在线分析仪的检测结果进行配料动态调整。从2020年6月份开始，我公司在6 500t/d生产线上分三阶段进行了工业化试验，每阶段时间为一个月（A0为5月份），以月盘库结果推算物料配比，核算成本。具体试验方案见表3。

表3 湿炉渣参与配料方案

3.2 生产工艺调整预案

实验室配料湿炉渣烧失量偏高，是因有部分未燃尽的碳沉积其中。工业化试验时，要求车间工作人员勤检查窑尾烟室结皮情况并及时进行清理，要求中控室加强对窑尾烟室和分解炉出口负压的监控；根据结皮及负压情况，及时调整分解炉出口温度，确保系统稳定运行。

4 试验结果及分析

4.1 实际配料及配比

工业化试验过程中，由铲车班按比例将粘土和湿炉渣转运到上料口边，然后用铲车拌匀后入粘土库，由质控处和原料车间加强监管，保证配料效果。湿炉渣虽然水分大，但与粘土搭配后，入库下料顺畅，未发生堵仓堵库现象。根据盘库结果核算，不同配料方案原材料配比见表4。

根据表4可知，随着湿炉渣掺量的上升，生料成本相应上升，但比理论测算成本上升幅度小。成本上升的主要原因是，外购湿炉渣30元/吨，而粘土为自有矿山开采，成本每吨仅9.73元。与理论测算成本上升幅度不一样的原因主要是，随着原材料品位的变化，实际材料的配比与理论测算值出入很大。

表4 生料实际配比及成本

4.2 掺入湿炉渣对窑系统的影响

湿炉渣中R2O含量比粘土低，实际生产运行中，分解炉及窑尾不容易结皮，窑系统更稳定，窑投料量、熟料综合电耗则无明显变化。另外，由于湿炉渣中含有部分未燃尽的碳，导致熟料标准煤耗下降，熟料供电量上升。掺入湿炉渣对窑系统的影响见表5。

表5 湿炉渣对窑系统的影响

4.3 熟料质量变化情况

掺入湿炉渣配料的水泥熟料，碱含量相应下降，游离氧化钙合格率上升，水泥熟料升重、3d抗压强度无明显变化，28d抗压强度大幅上升。掺入湿炉渣对水泥熟料质量的影响见表6。

表6 湿炉渣对熟料质量的影响

5 综合效益测算

影响水泥、熟料生产综合成本的因素众多，本文只核算水泥生产各阶段湿炉渣掺量对应的生料成本、煤耗、余热发电供电量、综合电耗对熟料成本的影响。具体测算结果见表7。

表7 水泥生产各阶段湿炉渣掺量对熟料成本影响*

水泥成本核算对象选取本公司主要产品P·O42.5水泥，同时根据盘库结果，核算由混合材掺量变化所带来的成本影响。公司水泥熟料产能大，仅40%左右自用，其余全部外售，熟料按市场销售价300元/吨、其他材料按财务核算价格，计算对水泥成本的影响。具体测算结果见表8。

表8 P·O42.5水泥配比变化及对水泥成本的影响

通过对水泥生产各阶段熟料成本、P·O42.5水泥成本核算可知，掺入湿炉渣配料后，A2、A3熟料、水泥成本差异较小，但与A0相比，水泥成本下降幅度较大；此外，考虑到自有矿山粘土的剥离进度，粘土配比不宜过小，最后决定在三条熟料生产线上全部采用A2配料方案。采用A2配料方案后，按年生产熟料450万吨，每吨熟料成本上升0.4元计算，则全年增加熟料成本180万元；按年生产P·O42.5水泥200万吨，每吨水泥成本下降10.5元计算，则全年降低水泥成本2 100万元；综合计算，全年可节约生产成本1 920万元。同时，熟料28d抗压强度上升幅度较大，为公司进一步开拓市场、稳定市场创造了有利条件。