低分解熱工業(yè)廢渣在2500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線中的節(jié)能應(yīng)用

龍運蘭

(新疆天業(yè)集團(tuán)天偉水泥有限公司)

低分解熱工業(yè)廢渣在2500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線中的節(jié)能應(yīng)用

龍運蘭

(新疆天業(yè)集團(tuán)天偉水泥有限公司)

利用工業(yè)廢渣作為原料生產(chǎn)水泥熟料，有利于資源綜合利用，節(jié)約了礦產(chǎn)資源，保護(hù)環(huán)境；特別是在化工生產(chǎn)基地，大量的廢渣急需處理。

工業(yè)廢渣；資源；環(huán)境；質(zhì)量。

一、背景

新型干法預(yù)分解窯水泥制造技術(shù)是當(dāng)今乃至今后水泥行業(yè)發(fā)展的永恒主題，最大限度地實現(xiàn)水泥熟料燒成系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保減排是國內(nèi)外預(yù)分解窯技術(shù)研發(fā)不斷努力的方向，也是新疆天業(yè)水泥提升行業(yè)競爭力的必經(jīng)之路。

新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司始終以“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、降本增效、環(huán)保水泥”為發(fā)展理念，通過十多年水泥熟料制造優(yōu)化生料配料與提升高能效預(yù)熱干燥、五級預(yù)分解窯和燒成技術(shù)的潛心研發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新和自主研發(fā)以及大量的工程實踐，開發(fā)應(yīng)用出低分解熱工業(yè)廢渣的節(jié)能降耗技術(shù)。

新疆天業(yè)集團(tuán)天偉水泥有限公司在天辰水泥、天能水泥4條新型干法生產(chǎn)技術(shù)不斷優(yōu)化提升的基礎(chǔ)上，于2015年2月采用低分解熱電石渣、銅礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣資源化最大利用技術(shù)摻入到生料配制，工藝集成了大型前端工業(yè)廢渣預(yù)均化設(shè)施，生料系統(tǒng)采用外置選粉烘干中卸磨，煤用輥式立磨，新型窯外干燥預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，三檔支撐短回轉(zhuǎn)窯、第四代無漏料步進(jìn)式穩(wěn)流冷卻器以及高效低氮燃燒器、窯尾大型布袋收塵器、旁路除氯系統(tǒng)，窯頭、窯尾余熱鍋爐等組成的燒成水泥熟料裝備設(shè)施；窯頭、窯尾、篦冷機（1、2、3室）及煤粉制備風(fēng)機均采用成熟可靠的變頻調(diào)速技術(shù)，有效降低了水泥熟料的能耗。該公司投入生產(chǎn)運行1個月，經(jīng)過煅燒參數(shù)的調(diào)整，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥熟料，運轉(zhuǎn)率達(dá)到96%，燒成熱耗645kcal/kg.cl達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平，噸水泥熟料工業(yè)廢渣替代率為100%，為“十三五”時期水泥發(fā)展樹立了標(biāo)桿性工程。

二、低分解熱工業(yè)廢渣技術(shù)的生產(chǎn)特點

電石渣：是化工廠干法乙炔生產(chǎn)聚氯乙烯過程中排放出大量的白色污染物為電石渣，其主要化學(xué)成分為Ca(OH)2，由80%以上的10~50μm細(xì)顆粒組成，將干法乙炔廠含水為8-10%濕電石渣儲存于大型鋼板庫內(nèi)，由皮帶輸送機輸送至窯尾干燥管內(nèi)的電石渣與廢熱煙氣充分混合烘干至入窯水分小于1%的干電石渣儲存于干粉庫內(nèi)，由計量秤按一定生料摻量配比由提升機喂入選粉機分選出70~80%合格細(xì)粉再入生料均化庫中，余下20~30%粗顆粒電石渣一同和其他生料粉重新入中卸磨機進(jìn)行粉磨，大大降低了生料通風(fēng)電耗，且干電石渣生料易燒性好，大部分細(xì)粉不用入磨，磨機能耗隨之會降低，并且電石渣中的Ca(OH)2分解為水泥固相反應(yīng)所需要的CaO時吸收的熱量遠(yuǎn)比CaCO3分解時吸收的熱量低480KJ/kg，這樣在生產(chǎn)中可大量降低水泥熟料形成的熱耗和電耗，可完全100%替代傳統(tǒng)石灰石作為生產(chǎn)水泥的鈣質(zhì)原料，在經(jīng)燒成煅燒時可提高KH值和發(fā)揮出晶種的礦化作用，既節(jié)約了石灰石能源，減少CO2排放，降低燒成溫度和配煤量，同時也減少電石渣因大量堆存占用耕田引起的二次污染，減輕環(huán)境負(fù)荷所帶來的負(fù)面影響，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中具有重要的引領(lǐng)和推廣價值。

銅礦渣：是在金屬冶煉過程中產(chǎn)生的低活性工業(yè)廢渣，具有致密、堅硬結(jié)構(gòu)和耐磨特性，銅礦渣的化學(xué)組成因產(chǎn)地和工藝間的差異，其中含有較高的FeO、SiO2和其他微量元素，在生產(chǎn)中利用銅礦渣的礦化作用使系統(tǒng)的低共融溫度降低，反應(yīng)帶液相提前，降低液相粘度及促進(jìn)C3S的形成，同時煅燒溫度可降低50~100℃，不僅能減少燃料消耗；其礦物組成在入窯煅燒生料時可起到誘導(dǎo)結(jié)晶，提高窯時的產(chǎn)量，而鐵粉則無此作用，而且銅渣中SiO2活性高，易于與CaO反應(yīng)完全，可降低出窯f-CaO含量而不影響熟料質(zhì)量，水泥的安定性也得到提高。

粉煤灰：是火力發(fā)電廠排出的工業(yè)廢渣，主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3，其CaO含量比較低在10%左右，大于10%的為高鈣灰，粉煤灰中SiO2和Al2O3含量較高，一般大于65%左右，可以替代粘土質(zhì)原料，提高鋁率降低易燒性。

三、低分解熱工業(yè)廢渣技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

1）活性鈣應(yīng)用理論

從熟料形成的基本理論看，任何含一定量的CaO或SiO2和Al2O3的自然礦物質(zhì)或工業(yè)廢棄物均可作為生產(chǎn)水泥的原料，自然界中富含CaO的礦物主要石灰石類，但石灰石分解需要大量吸熱，消耗能源，許多含CaO的工業(yè)廢渣如電石渣、爐渣、銅礦渣、鎂渣、粉煤灰等都是經(jīng)過高溫煅燒后形成的，其CaO多以游離態(tài)或Ca(OH)2，甚至是與水泥熟料組成相似的硅酸鹽、鋁酸鹽、鐵酸鹽形式存在，無需經(jīng)歷石灰石配料時煅燒中的CaCO3分解，可節(jié)省此部分CaCO3分解熱，按生產(chǎn)1噸熟料需0.98噸電石渣計，生產(chǎn)1kg熟料所需Ca（OH）2分解熱1250kJ/kg，直接分解成CaO和水，也相應(yīng)減少了CO2的排放，約占到熟料燒成熱耗50%左右，因此利用工業(yè)廢渣中的活性鈣代替石灰石一次性資源，節(jié)能減排效果顯著。

2）活性鈣技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

下表為天偉水泥公司2016年2月1#線利用各種活性鈣工業(yè)廢渣取代實施生產(chǎn)熟料時的石灰石、分解熱、煤及CO2等減排量估算結(jié)果：

各種活性鈣工業(yè)廢渣取代石灰石生產(chǎn)熱值估算對比表

由上表可以看出，采用高鈣活性電石渣代替石灰石，低鈣活性銅礦渣代替鐵質(zhì)校正原料，中鈣活性粉煤灰代替硅、鋁質(zhì)校正原料，經(jīng)燒成高溫煅燒，可獲得KH=0.91，N=2.3，P=1.3，f-CaO為1.1%，28天強度為56.0Mpa優(yōu)質(zhì)水泥熟料，經(jīng)生產(chǎn)計算燒成熱耗2700kJ/kg左右，不僅降低了熟料熱耗和配煤量，活性鈣資源得到最大化利用，而且還能減少噸水泥25~30%CO2排放。

四、結(jié)論

經(jīng)生產(chǎn)實踐應(yīng)用，水泥生產(chǎn)中高效利用低分解熱工業(yè)廢渣中的活性組分替代一次性原料制造通用硅酸鹽水泥是完全可行的，節(jié)能減排效果顯著；不僅可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥熟料，而且在生產(chǎn)中取代的原料可降低資源消耗和企業(yè)的生產(chǎn)成本，帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益；同時緩解對環(huán)境所產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)影響，實現(xiàn)水泥行業(yè)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，在水泥同行業(yè)中具有較高的推廣價值。

TQ172

B

1007-6344（2017）06-0005-01