利用电石渣等多种废渣生产优质硅酸盐水泥熟料

0　引言

　　我公司的电石渣制水泥生产线，主要是利用河南省沁阳市沁北产业集聚区昊华宇航氯碱分公司的化工废渣电石渣替代石灰石生产水泥熟料。自投产以来，通过不断地实践和创新，优化操作参数，综合利用电石渣和园区及周边多种废渣（铁矿选矿废渣、铝矿采矿废渣、河道淤沙和粉煤灰等），生产出优质硅酸盐水泥熟料，不但充分利用了多种废渣资源，降低了企业生产成本，而且还降低了碳的排放，取得了较好的社会和经济效益。

1　原材料

　　生料配料采用的原材料是高镁石灰石和各种废渣，包括电石渣、铝矿采矿废渣、铁矿选矿废渣、河道淤沙和粉煤灰。各种废渣及髙镁石灰石的主要化学成分见表1。

表1　各种废渣及高镁石灰石的主要化学成分　　%

2　独特的生料制备工艺

　　生料制备工艺流程见图1。

　　髙镁石灰石、河道淤沙和铁矿选矿废渣在卸车坑卸料，分别经皮带机、布料机入联合预均化堆场分别堆放。大块髙镁石灰石和铝矿采矿废渣分别经破碎机破碎、皮带机和布料机入联合预均化堆场分别堆放。髙镁石灰石、河道淤沙、铁矿选矿废渣、铝矿采矿废渣分别经取料机、皮带输送入配料站各自圆库，分别经皮带计量秤按化验室设定的配比计量下料，经皮带机入生料磨。

图1　生料制备工艺流程

　　湿电石渣经烘干破碎系统烘干后，经过卧式选粉机分选出电石渣细粉和粗粉，分别入电石渣细粉库和粗粉库。电石渣粗粉在库底按化验室设定的配比经科氏力粉体计量秤计量输送到生料磨内。电石渣细粉和粉煤灰在各自库底按化验室设定的配比分别经科氏力粉体计量秤计量输送到生料磨磨尾输送斜槽，经混料机和提升机入生料均化库。少量湿电石渣经计量设备计量在入生料磨皮带上加入。

　　生料磨从篦冷机取余风，经旋风筒除去余风中飞砂和粉尘，经接力风机输送到生料磨，利用余风余热烘干物料。

　　我公司生料制备工艺独特之处在于：充分利用了电石渣的特性，对湿电石渣单独烘干，烘干后经卧式选粉机分选，合格细粉入细粉库经配料在生料磨磨尾加入，不合格的粗粉入粗粉库经计量入生料磨，不仅降低了生料磨的选型和一次性投资，而且降低了生料制备过程的能耗。

3　配料方案

　　根据生料制备工艺，配料采用8种组分：电石渣细粉、电石渣粗粉、湿电石渣、髙镁石灰石、河道淤沙、铁矿选矿废渣、铝矿采矿废渣和粉煤灰。其中：钙质料有电石渣细粉、电石渣粗粉、湿电石渣和髙镁石灰石；硅质料有河道淤沙和铁矿选矿废渣；铁质料有铁矿选矿废渣和铝矿采矿废渣；铝质料有铝矿采矿废渣和粉煤灰。铁矿选矿废渣既是铁质料又是硅质料，铝矿采矿废渣既是铝质料又是铁质料。

　　按照设定的熟料率值：KH=0.91±0.02，n=2.60±0.10，P=1.50±0.10，8组分物料分别通过各自的计量设备计量并一次性配料。上述物料分别通过各自的工序（输送设备或粉磨工序），最终在入混料机的输送斜槽汇合，并通过混料机充分混合，最后经提升机入生料均化库。

　　配料调整原则：固定4种钙质料中3种配比，余1种用于微调；固定2种铁质料和2种铝质料中各1种料，分别余1种用于微调，调整范围大时，调含量高的料。

　　质量控制指标：控制生料中CaO和Fe2O3含量，满足《水泥企业质量管理规程》相关条款的要求。

　　保障手段：利用离线荧光分析仪，制作生料曲线，每小时做一次生料全分析，为配比调整提供依据。

4　熟料煅烧

　　由于电石渣的主要化学成分为Ca(OH)2，其分解温度在400~800℃，我公司为此配备单系列两级旋风预热器和TTF型分解炉，同时采用电石渣在线烘干的生产方式，既满足了生料预热和预分解的要求，同时也满足余热利用烘干湿电石渣的要求。

　　生料经均化库底科氏力秤计量、空气输送斜槽、提升机喂入预热器，生料自上而下与热气体换热升温，入分解炉后，煤粉、三次风、生料以及回转窑的高温气体，通过旋流和喷腾，实现气料的充分混合，完成煤粉燃烧和物料分解，分解炉排出的气体，经C2内气料分离，物料入窑，废气进入C1，与生料换热、分离后从C1排出，排出的废气与篦冷机尾气经旋风筒气固分离过飞砂后的废气，以及补燃炉的热气进入烘干破，作为烘干湿电石渣的热源。经烘干破出来的废气携带大量的电石渣干粉，经卧式选粉机选出粗粉进入粗粉仓，电石渣细粉经旋风筒进行气固分离，电石渣细粉入细粉仓，废气经高温风机、袋式除尘器除尘净化，尾排风机排入大气。

　　煤磨烘干用热风取自篦冷机中部。

5　中控操作

　　由于生料制备采用的废渣品种较多，对回转窑稳定运行有害的成分也较多，特别是电石渣中有害的微量化学成分的不稳定（如Cl-），给回转窑的稳定运行带来诸多不利因素，如预热器频繁堵塞、窑尾副窑皮结长和垮落频繁、结球和结圈等。

　　应对措施：根据电石渣掺量不同，设置不同的熟料三率值控制指标；总结不同电石渣掺加量下不同的工艺操作参数；通过控制入窑生料中有害成分的含量来减少它们在系统中的循环富集量。

　　列举电石渣掺量在70%、投料量在150t/h时的部分控制参数，见表2。

表2　电石渣掺量70%、投料量150t/h时部分控制参数

6　实施效果

　　通过不断试验、分析和总结，目前八组分物料通过一次性配料，实现了多种废渣的综合利用，生料质量达到了企业内控指标及《水泥企业质量管理规程》相关条款的要求，为生产优质硅酸盐水泥熟料奠定了良好基础。表3为出磨生料CaO、Fe2O3合格率及废渣利用量。

表3　出磨生料质量和废渣利用量

目前回转窑运行稳定，创月度运转率99%、熟料台时产量108t/h的好成绩，实现了高掺电石渣等废渣的目的，同时也生产出了优质熟料。熟料化学分析及抗压强度见表4。

7　结论

　　1)以电石渣等多种废渣为原料，通过一次性配料基本实现了全废渣配料；出磨生料质量满足了《水泥企业质量管理规程》相关条款的要求，为生产优质熟料创造了好的条件。

　　2)通过不断摸索和创新，总结出电石渣等工业废渣制水泥在熟料煅烧方面不同于常规石灰石生产线的操作思路和理念，稳定了回转窑的生产。熟料3d抗压强度最好月份达37.0MPa,28d达64.3MPa。

　　3）以电石渣替代石灰石，年可节约优质石灰石90万t，可减少CO2排放近40万t；熟料煅烧尾气全部用于电石渣烘干，因电石渣具有高钙的特点，所以很好地吸收了窑尾气中的硫元素，达到了系统自身脱硫的效果，基本实现了硫的零排放；完全消纳园区电石渣，节约电石渣占用土地约700亩，彻底解决了电石渣的环境污染问题，我公司因此成为典型的节能减排、低碳环保的标杆企业。

作者：卫文明

作者单位：沁阳市金隅水泥有限公司

文章摘自《水泥》杂志2015年第9期