催化劑廢渣在白水泥生產中的應用

李 輝，程海平，張 浩，龔紅運，龍繼承，廖元春（葛洲壩石門特種水泥有限公司，湖北 石門 415302）

0 引言

催化劑廢渣是煉油催化劑生產過程中，經過合成晶化、成膠、多次交換、洗滌、過濾后，產生的大量污水，污水中含有一定量的微小催化劑顆粒，同時，生產過程中部分催化劑余料也進入污水系統。污水經中和、沉降、過濾后，會產生大量催化劑的廢渣。

催化劑廢渣是一種粉末狀固體，主要成分是結晶態的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，還包括SiO2、Al2O3、金屬氧化物等。由于石油催化劑廢渣的成分復雜，處理難度大，到目前為止還沒有得到有效利用。由于其較高含量的SiO2、Al2O3及較低含量的Fe2O3，滿足白水泥生產的配料條件，如將其成功應用于白色硅酸鹽水泥的生產，其技術為催化劑廢渣的工業化處理提供理論及實踐的依據，有利于行業對工業固廢利用的推進，具有良好的科技意義。

1 催化劑廢渣化學成分

對某石化公司催化劑廢渣取樣，進行化學成分分析，結果見表1。

表1 催化劑廢渣化學成分 %

從催化劑廢渣化學成分結果來看，有生產白色硅酸鹽水泥熟料所需的硅、鋁元素，鐵含量較低，滿足白水泥熟料生產的配料條件，但堿含量偏高，使用時需嚴格控制其含量。

2 生料制備

為保證催化劑廢渣摻入效果，對催化劑廢渣進行堆放自然陳化處理，處理后水分下降效果顯著，由70%下降至約30%，使用效果良好，生料入磨綜合水分下降。摻入催化劑廢渣配料方案見表2。

從表2可知，摻入催化劑廢渣配料與未摻入催化劑廢渣配料，其生料三率值基本相當，在配料上摻入催化劑廢渣是可行的。

表2 生料配料方案

按上述配料方案進行生料配料，因為矽砂SiO2含量較高，硬度大，耐磨性差，摻入了催化劑廢渣，降低了矽砂和鋁礬土的摻量，故生料立磨的臺產提高，與未摻入催化劑廢渣相比，生料立磨臺產增加了約2.5t/h。每2h取樣一次，某班入窯生料成分見表3。

表3 入窯生料化學成分 %

3 熟料煅燒及性能

將窯速控制在3.5～3.8r/min，根據窯頭罩負壓情況，用好固定篦床的四臺充氣料風機，控制漂白機轉速，均勻保持料層厚度，調節噴水量，保持漂白機出料溫度90～120℃，調節窯頭余排風機轉速，保持漂白機縮口中部負壓-10～-40Pa，嚴格控制二次風溫800～900℃，提高燃燒速度，保證火焰順暢有力，達到燒成帶火力集中強化熟料煅燒，參數見表4。

表4 摻入催化劑廢渣后回轉窯操作參數

摻入催化劑廢渣后，回轉窯操作參數與未摻入催化劑廢渣相比變化不大。窯電流相對未摻入催化劑廢渣時307 A有所升高，噸熟料實物煤耗相對未摻入催化劑廢渣時155.26 kg有所降低。

摻加催化劑廢渣煅燒后的熟料化學成分和礦物組成見表5，摻加催化劑廢渣與未摻加催化劑廢渣熟料性能對比見表6。

表5 熟料化學成分和礦物組成 %

表6 使用催化劑廢渣前后白水泥熟料性能對比

從性能對比來看摻入催化劑廢渣，白水泥熟料升重略有提高，1d早期抗壓強度略有降低，3 d和280d抗壓強度均略有上升，白度略有提高，由于催化劑廢渣中含的微量金屬離子，相對未摻入催化劑廢渣時液相量約17.35%，增加了液相含量，降低燒成所需溫度，游離鈣亦有所降低。

4 結論

（1）利用催化劑廢渣代替天然鋁礬土資源進行生料配料，節約不可再生的天然鋁礬土資源；催化渣經自然堆放陳化后，使用效果更好，降低了入磨綜合水分，有利于生料制備系統的長期穩定運行。

（2）使用催化劑廢渣前，白水泥熟料中硫堿比極高，窯內操作困難，易結圈。適當摻比的催化劑廢渣可提高熟料中的堿含量，降低硫堿比至合理范圍，窯結圈情況明顯改善。

（3）使用催化劑廢渣后，可提高生料磨的臺產，降低游離鈣產生量，熟料強度和白度均有所提升。

（4）利用水泥窯內物料在高溫下停留時間長，催化劑廢渣內含部分重金屬離子將固溶在水泥熟料的礦物相的結晶體中，產生礦物晶格取代，使重金屬離子被固化到水泥熟料中，避免再擴散風險。