利用工業廢渣生產P·Ⅱ52.5低堿水泥

沈芳，邵傳淦

利用工業廢渣生產P·Ⅱ52.5低堿水泥

Production of P·Ⅱ52.5 Low Alkali Cement with Industrial Waste Residue

沈芳，邵傳淦

1 引言

天業水泥是新疆天業（集團）有限公司循環經濟產業鏈的最后一環，現擁有7條水泥生產線、1條濕法電石渣生產線和6條新型干法電石渣及廢渣制水泥生產線，主要原料電石渣、粉煤灰、爐渣、硫酸渣、石灰粉末、檸檬酸渣、銅渣、電石爐收塵灰、煤矸石等工業廢渣均來源于天業集團內部各產業。公司始終堅持循環經濟的發展理念，遵循“減量化、資源化、再利用”的原則，廢棄物利用率高達82.5%，生產的各品種等級的普通水泥、復合水泥均達到國家優質產品要求，并取得產品認證，成功試制并生產出了硅酸鹽P·Ⅱ52.5低堿水泥。

2 可行性分析綜述

天業水泥共擁有7條生產線，其中青松天業擁有一條年產35萬噸熟料的生產線，其使用的原料主要為電石渣、風積沙、硫酸渣、銅渣、爐渣、粉煤灰、硅石、石灰粉末等。

（1）以降低熟料中的R2O含量為標準選擇原料

從表1數據可以看出，雖然現有原材料成分雖然可以滿足開發硅酸鹽P·Ⅱ52.5低堿水泥要求，但必須將熟料中的R2O含量控制在0.60%以下。鈣質、鐵質原料均能滿足要求，而硅鋁質原料堿含量較高，無法達到＜1.0%的要求，搭配堿含量低的硅質校正原料，可降低熟料中堿含量，經優選后用硅石代替風積沙。

配料方案確定：電石渣、風積沙、硫酸渣、銅渣、爐渣、粉煤灰、硅石。

方案一：根據正交試驗法配料，計算熟料的堿含量為0.60%，符合不超過0.60%的要求。

從表2數據可以看出，由于風積沙及粉煤灰的堿含量較高，為了降低熟料中的堿含量，此方案降低了風積沙及粉煤灰用量，配料方案中采取低KH值、低SM值、中AM值。實際生產中熟料28d強度較低，同時，熟料在煅燒過程中雖然KH值較低易燒，但由于SM值較低，熔劑礦物相對較多，窯中大塊熟料相對較多，易結圈，雖然加大用煤量，但熟料還是存在燒不透的現象，熟料fCaO偏高。

表1 青松天業現有原料化學成分，%

方案二：根據正交試驗法配料，計算熟料的堿含量為0.53%，符合不超過0.60%的要求。

從表3數據可以看出，此方案熟料28d強度較低，同時，熟料在煅燒過程中產生黏散料，升重低，熟料結粒不密實，結構疏松易碎，產生較多的細熟料粉進入篦冷機，由二次風吹起并帶入窯前產生起砂現象，且燒結范圍窄。

方案三：根據正交試驗法配料，計算熟料的堿含量為0.51%，符合不超過0.60%的要求。

從表4數據可以看出，此方案熟料28d強度較高，同時，熟料在煅燒過程中，隨著AM值提高，適當調整SM值，穩定KH值，C3A在7.00%左右時，產生黏散料現象減少，且熟料結粒相對較密實，升重均在1 200～1 350g/L之間，基本無飛砂現象產生。

對比三個方案可知，方案三更符合要求，熟料強度也可以達到要求。

（2）調整水泥配料，選擇合適的混合材和緩凝劑（表5）

根據幾種物料的堿含量，我們決定選擇鋼渣、脫硫石膏分別作混合材和緩凝劑，使水泥中的堿含量穩定在0.51%±0.05%，28d抗壓強度在58.0MPa以上。

通過以上分析可知：用現有原料，通過修改配料方案及調整生產工藝參數，可以生產出硅酸鹽P·Ⅱ52.5低堿水泥。

表2 方案一

表4 方案三

3 生產實踐

表6為生產低堿熟料前配料表。

經過對低堿熟料近一個月的試生產，最終生產出了合格的低堿硅酸鹽水泥熟料，抽樣檢測結果見表7。

高堿熟料在煅燒時，液相的粘度會降低，雖然粘度降低有利于A礦的生成，但是液相提前出現，物料發黏形成大塊等會給熟料煅燒帶來巨大的影響。熟料煅燒過程中結皮、結塊、堵塞煙室（煙室平均每星期要捅一次），窯內結蛋結圈及長厚窯皮，黃心料、欠燒料、飛砂嚴重，熟料fCaO高等問題經常出現，熟料高堿也相應制約了熟料抗壓強度。

表5 水泥原料表

表6 生產低堿熟料前配料表

表7 熟料主要檢測分析結果

表8 送檢樣結果

從表7可以看出，首先，低堿熟料在配生料時，適當提高了AM值，在煅燒時根據實際情況調整了SM值，穩定了KH值，有利于熟料結粒而降低高堿對液相粘度的影響，使熟料易燒，從而減少飛砂料。其次，適當調整系統用風，提高二次、三次風溫，使煤粉的燃燒更加充分，燒成帶熱力更加集中。在煅燒過程中采用薄料快燒，篦冷機方面采用厚料層操作，以提高二次、三次風溫。二次、三次風溫的提高，除了有利于煅燒、降低煤耗，同時還能穩定投料量，提高窯的轉速，做到薄料快燒。熟料升重90%以上在1 200～1 300g/L，fCaO含量85%能控制在0.8%～1.5%之間，也解決了堿高對熟料28d抗壓強度和與外加劑適應性的影響，同時煅燒過程中，結皮、結塊、堵塞、黃心料、欠燒料、飛砂嚴重、熟料fCaO高等現象減少，提高了熟料質量。

進行硅酸鹽P·Ⅱ52.5低堿水泥的試生產后，取樣送自治區質檢站進行了檢驗，結果見表8。

從表8數據可以看出，水泥送樣結果各項指標均符合國標要求。

4 分析討論

（1）廢渣制高等級水泥與石灰石磨制水泥的不同

與傳統的石灰石磨制水泥在配料方案上略有不同，廢渣制高等級水泥，熟料三率值要求中KH值、高SM值、中AM值，除在煅燒的熱工制度上略有調整外，窯的轉速要快，達到“薄料快燒”，其他沒有明顯變化。

（2）廢渣制水泥對水泥性能的影響

從以上試驗結果可以看出，最終生產出的水泥各項指標均達到并優于國標要求，廢渣對水泥各項性能無客觀影響。

5 結語

（1）將風積沙更換為硅石，使熟料易燒，降低了煤耗，增加了熟料臺時產量，熟料的28d強度值平均在60MPa以上，水泥混合材的摻加量平均提高了5.0%。

（2）廢渣利用率由82.5%提高到92.0%。

（3）水泥、熟料完全符合國標要求，使廢渣的利用有了新的起點，提高了市場競爭力，創造了更大的經濟效益。

（4）只要合理有效利用廢渣，完全可以生產出高等級特種水泥。■

TQ172.44

A

1001-6171（2015）06-0024-03

新疆天業（集團）有限公司，新疆石河子832000；

2015-03-16；編輯：趙蓮