淺談利用工業廢渣生產水泥熟料的技術和制備方法

王 強

(江蘇省建筑材料研究設計院有限公司)

淺談利用工業廢渣生產水泥熟料的技術和制備方法

王 強

(江蘇省建筑材料研究設計院有限公司)

隨著水泥需求量的增加，對其原材料和生產工藝都提出了新要求，工業廢渣回收利用，也可用于生產水泥熟料，該模式在對其廣受關注。在此先對其制備方案進行了設計，接著從生產流程、質量控制和效果分析幾方面談了該工藝的效果。

工業廢渣；水泥熟料；質量控制

0 引言

水泥在現代建筑、道路等工程中發揮著重要作用，為適應新形勢要求，需求量越來越多，對其質量要求也更加嚴格。在長期實踐中，水泥熟料制備技術不斷改進，如今利用工業廢渣便可完成。這種方式既有效利用了工業廢渣，又節約了生產成本，而且使得水泥熟料質量有所提升，對環境危害較小，有利于水泥產業長久發展。實際生產過程中，應做好相關工作，如物料使用、熱值分析、質量控制等，以保證生產項目能夠順利完成。

1 工業廢渣制備水泥熟料的方案設計

1.1 實際案例

近些年水泥需求量增加，某水泥廠原料供應開始出現不足，成了一大難題。在經過多次研究，發現利用工業廢渣也可進行水泥生產，而附近便有一家合成氨廠，每天都會排出大量工業廢渣。協商后，合成氨廠同意水泥廠對廢渣加以回收利用，作為水泥熟料的生產原料。從2010年開始，該水泥廠正式將新技術投入使用，利用工業廢渣制備水泥熟料，廢渣主要包括煤渣、碎磚、鍋爐渣、濕煤渣和硫酸渣等。經這幾年實踐，經濟效益和社會效益十分明顯，既節約了原料費用，又降低了廢渣污染。

1.2 制備標準

該廠主要生產硅酸鹽水泥，其化學成分中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物占的比重較大，超過了 95%。這些氧化物的含量具有變動性，但都在一定的范圍內，否則會影響到整體質量。CaO占的比例最多，在62%—67%之間，其次是SiO2，在20%—24%之間，Al2O3和Fe2O3占的比例相對較小。另外，根據行業標準規定，水泥熟料中的MgO和SO3的含量應分別控制在5%、35%以內。能夠滿足這些要求的工業廢渣，即可用來制備水泥熟料。

1.3 廢渣分析

合成氨廠排出的工業廢渣含有水泥生產所需要的化學成分，所以為了提高制備質量，首先應對廢渣的化學成分和燃料成分加以分析。①鍋爐渣。炭在 1200攝氏度高溫下充分燃燒，形成廢渣排出。所含SiO2和Al2O3成分較多，燒失量低；②煤灰。主要是作為水泥生產燃料，在合成氨造氣時，會有細小煤灰隨著氣流被排出來，再經過濕/干式除塵方法，便可得到固態的濕/干煤灰。還有一種叫鍋爐濕煤灰，則是鍋爐工作時排出的細煤灰，再經過水膜除塵，得到的固態廢渣；③造氣渣。是炭和石灰等物在1300攝氏度左右的造氣爐高溫燃燒的產生物。可以說，造氣渣自身就屬于是水泥，但標號較低，在高溫加熱之后和濕煤灰混合可制備熟石灰，有很高的氧化鈣含量，常用來代替粘土；④硫酸渣。硫鐵礦在高溫燃燒下發生脫硫反應，從而生成硫酸渣，FeO3含量較高，用于鐵質校正；⑤氟化渣。氟化鈣和硫酸反應會生成氫氟酸，在反應過程中會產生大量廢渣，就是氟化渣。因為性能和組成成分類似于石膏，所以常做石膏用，具有良好的緩凝作用。

2 熱值和物料分析

燃料成分主要有原煤、煤灰和造氣渣，造氣渣的固定碳成分和灰成分含量較高，占了95%以上，熱質量為4865.2kJ/Kg。通過能源消耗值比較發現，造氣渣比例不同，能源消耗量也不同，當含量為25%時，能源消耗量為3200kJ。工業廢渣熱值就算有些麻煩，為使結果更加準確，煤灰中濕煤灰和干煤灰的比例按照1:2設計，此時廢渣熱值為3178kJ。由此不難發現，造氣渣的存在形式以CaO和Ca（0H）2為主，與分解石灰石相比，耗能量更少，而且隨著造氣渣比例的增加會呈現出下降趨勢。

水泥生產會對環境帶來一定得污染，在利用工業廢渣制備水泥時，為發揮其優勢，實現無煤化生產減少污染，需合理配置原料，控制好各自所占比例。通過對生料成分、指標等進行分析，最終確定物料配比如下：石灰石60%、造氣渣25%、煤灰12%、硫酸渣2%、鍋爐渣1%。

3 水泥制備過程及質量控制

3.1 流程

在確定物料比例后，還需根據要求制定科學的生產流程，保證各個環節有序開展，并有效控制質量，以提高生產效率。按照該廠生產標準計算，用工業廢渣制備一噸水泥需要3噸生料，包括原材料、燃料、粉煤灰、礦渣、水泥熟料等。對生料應加以均化，確保在入窯時生料具有良好的穩定性。在預熱分解階段，生料進入預熱器之后，在高溫氣體沖擊下，會隨著氣流分散運行；緊接著有部分進入旋風筒，到錐體端位置后向上旋轉，之后排出。而沒有進入旋風筒的部分則實現了氣固分離；預熱器和回轉窯間設置有分解爐，將燃料置入其中燃燒， 使得生料得以分解；之后再將生料投入回轉窯，最終燒成熟料。

3.2 質量控制

①提高工業廢渣成分的穩定性；②合理配置工業廢渣； ③利用分析儀，對配料數據信息進行快速且準確的分析，為配料調整提供重要依據；④采取微機配料方法，以提高配料的準確性；⑤控制方法。采取全面質量管理方法，并建立質量保障體系， 實現全過程管理。

4 工業廢渣制備水泥熟料效果分析

提高水泥生產質量，通過利用工業廢渣來生產水泥后，水泥質量較高，產量穩定。提高了強度，同時保證了水泥質量的穩定性；工業廢渣得到消除，有效降低水泥生產成本。 通過在水泥生產過程中，摻入適量的工業廢渣，使工業廢渣比例占總原料的 35 %以上，大大降低了水泥生產原料量，降低了水泥生產成本； 經濟效益和社會效益均得到提高

5 結束語

從上述分析中可知，為節約水泥生產材料使用量，降低成本、提高生產效率，可引進現代化生產技術，對工業廢渣加以合理利用，從而提高生產產量。制備過程中，要嚴格設置原料配比，并制定相應的流程，同時加強質量控制。

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