充分利用水泥工艺特点多途径综合利用工业废渣

环境工程2002年8月第20卷第4期充分利用水泥工艺特点多途径综合利用工业废渣刘龙‘洛阳工业高等专科学校’洛阳471003’硼6摘要主要结合水泥工艺的特点，阐述了以矿渣代替优质水泥熟料作为非熟料品种．以硫磷渣代替天然二水石膏作为矿化剂及缓凝剂，以涅排粉嫉灰、煤矸石和煤渣作为水泥混合材，可生产出符台国标175—92规定的425’普通硅酸盐水泥．具有良好的经济效益和社会效益。关键词水泥工艺非熟料晶种矿渣硫磷渣媒矸石湿排粉煤灰煤渣l引言如何降低生产成本获取效益求得生存和发展已成为每一个水泥企业迫在眉睫的头等太事。笔者经过近几年来结合水泥生产工艺的特点对多途径综合利用工业废渣进行了研究和生产实践，取得了良好的经济效益和社会效益。目前煅烧水泥熟料的窑型主要分二类，一类是回转窑，一类是立窑。截止2000年统计在我国近5．6亿t的水泥总产量中有80％是立窑生产的，因此，下面以立窑为例进行阐述。2多途径综合利用工业废渣的可行性2．1用粒化高炉矿渣作为晶种代替优质熟料晶种粒化高炉矿渣是钢铁厂利用高炉生产钢铁时排出的．』：业废渣，经l400～1500℃高温后碱性矿渣的主要矿物组成为硅酸二钙(岛A)及钙铝黄长石(c：As)，而酸性矿渣则为硅酸一钙(cs)及钙长石(cA岛)。从矿渣的化学成分来看，其中的siO：、Akq和caO含繁约90％，另有少量的M加和硫化物。在矿渣中caO一般为40％左右；当含量在50％左右时，即使淬冷得到的矿渣也是玻璃质状态的；这就为矿渣代替熟料作为非熟料晶种提供了可行性。2．2用硫磷渣代替=水石膏硫磷渣是磷灰石加水磨制的矿浆用硫酸萃取磷酸后排出的废渣，也称磷石膏。它主要由高能态的玻璃体组成，在玻璃体巾含有大量的c丑siO，微小晶体，它与■水石膏(cas04．2H：0)的性能相近，可以降低水泥熟料中主要矿物c，s形成的活化能，加速c，s的形成，同时生成c．凡s的熟料矿物。硫磷渣中的微量元素P205有很好的矿化作用，有利于提高水泥熟料的强度。同时，也可以作为水泥的缓凝剂。磷石膏和天然石膏的xRD见附图。00150200250300350lA015020O250川u35u附图磷石膏和天然石膏的xRD从附图可以看出二者主要矿物均为石膏。x射线衍射定量相分析表明，石膏的最强峰7．60A，两个次强峰4．27和3．06A，磷石膏的三峰强度积分为13345、228l和2503，而天然石膏分别为8455、l592和1729，即某些磷石膏中石膏晶体含量比天然石膏多。2．3用粉煤友、煤渣、煤矸石作水泥混合材粉煤灰是火力发电厂燃烧粉煤时，在烟气中冷却时收集的烟灰和烟道中沉积的粗灰。其活性主要来自低铁玻璃体。煤渣是煤碳燃烧后的残渣，呈疏松粒状或团块状，煤矸石是煤燃烧后排出的碳质页岩、泥质页岩、砂质页岩和少量其它岩石组成的混合物，经自然或煅烧后的产物．这3种废渣在用石灰吸收法或用消石灰强度试验法检验时均表现出良好的活性，可以作为水泥生产的混台材，用以改善水泥的某些性能，而且可以达到节约成本和增产水泥的目的。上述的各种工业废渣和废弃物来源广泛、储量丰实、价格低廉。万方数据环境工程2002年8月第20卷第4期3工业试验3．1试验原燃料针对上述各种原材料特征，并结合水泥生产工艺特点，在河南省某立窑水泥厂进行了综合利用的工业试验。煤的工业分析见表1，矿渣的化学成分及活性指标见表2，天然石膏与硫磷渣化学成分见表3，原材料化学成分见表4。裹l煤的工业分析衰2矿渣的化学成分及活性指标项目§02^bo，Fbo，c柏^‘E0Mn02碱性系敷活性率质量系数矿溘％362l1249O．鲫38．898砷l050盯503416l衰3天然二水石膏与碴磷渣化学成分％项目附着水结晶木s；吗Fq0，^bO】c帕M扣sqP‘台计石藏石牯土硫酸渣萤石耪煤灰煤灰煤矸石炉渣36．927鸲2．65l541622589313．507301790178016ll362309825．06036006120753．曲2345414465424．46177l21686357342lJ9639l们47722812124245．691．256．O2．10249t672．333．2配料与水泥熟料矿物组成设计研制试验与生产技术的核心是水泥熟料矿物组成的设计。根据工厂原来为高铝高饱和比的技术特点以及复合矿化剂与熟料晶种的煅烧要求，按照正交试验和最优化方法确定了以硫磷渣代替灭然二水石膏作为矿化剂：以硫酸渣代替铁矿石作为铁质校正原料，以矿渣代替优质熟料作为“非熟料晶种”的配料方案和相应的水泥熟料矿物组成。水泥黑生料中原材料的配料范围为：石灰石725％±1％，粘土4．5％±0．5％，硫酸渣25％±O．5％，矿渣7．5％±O．5％，煤90％±0．5％，硫磷渣2．5％±0．5％，萤石1．5％±0．5％。具体水泥熟料矿物组成为：