淺談某水泥公司多種工業廢棄物的綜合利用
摘要：黑龍江雙鴨山新時代水泥有限責任公司，地處煤礦資源相對豐富、鐵礦資源相對豐富的地區，每年產生大量的鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰、煤矸石等廢棄物，不僅污染了環境而且占用了大量的土地資源。對此，雙鴨山新時代水泥有限責任公司的工程技術人員通過不斷探索與實踐,把鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰等廢棄物應用于水泥生產的各個工藝環節中，得到了非常好的社會效益和經濟效益。
一、鐵礦尾渣的利用。
我們公司在使用鐵礦尾渣前，一直延續使用鐵礦石或鐵粉作為水泥生料的鐵質校正原料，由于鐵礦石和鐵粉的價格高且鐵含量不穩定，硅含量相對較少，硅酸率較低，對窯煅燒熟料的產、質量都有一定的影響，而鐵礦尾渣是我們附近鐵礦石選礦廠的所棄尾礦，不僅占用了大量的土地資源，還污染了當地的環境。為了降低水泥成本，變廢為寶，我們決定利用鐵礦尾渣進行試驗。
通過多次取樣化驗，鐵礦尾渣的主要成分為：SiO2 55%~65%, Fe2O3 14%~18%,完全可以作為水泥生料的硅質、鐵質校正原料，同時為滿足生料中鋁的要求，生料中又增加了粉煤灰。配料方案為：石灰石86.15% ，鐵礦尾渣7.45% ，粉煤灰4%, 鐵礦石2.4%。各原料的化學成分分析見表1。對生料、熟料的化學分析見表2。
表1 各原料的化學成分分析 %
|
表2 生料、熟料的化學成分及率值 %
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
經過一段時間的生產，與以前使用鐵礦石或鐵粉作為水泥生料的鐵質校正原料配料相比，熟料的化學成分、物理性能都沒有什么變化，窯的尾溫、窯速和煤粉用量也與以前基本一致，最重要的是：由于鐵礦尾渣中硅的成分相對增加，窯內的結圈、結蛋現象有所改善，從而，使窯的熟料的產、質量都有一定幅度的提高，加上鐵礦尾渣與鐵礦石的價格因素，所以使用鐵礦尾渣配料對于降低生料成本、提高水泥的市場競爭力都有著非常重要的作用。
二、礦渣的利用。
大家都知道，水泥制備中，由于多采用物料混合粉磨工藝，即：熟料、礦渣、粉煤灰、石膏及其它組分材料經計量配料共同粉磨，因礦渣中含有大量的玻璃體，高于水泥熟料。當熟料粉磨至一定細度時，因材料間易磨性的不同產生粉磨速度梯度差，礦渣顆粒未能被充分磨細，顆粒粗大，水化反應速度緩慢，潛在水硬活性未能正常發揮，只能作為一種填充性材料。當礦渣的摻入比例較大時，水泥早期強度明顯偏低，且成型過程中試體泌水現象嚴重，施工性能受到影響。所以，生產中以混合粉磨工藝磨制礦渣水泥或復合水泥時，仍屬于對礦渣材料低級利用的范疇。
通過查看相關資料我們了解了一些超細礦渣磨的特點：1、礦渣原料中大顆粒含量很少，粒度相對均勻（粒徑多集中于0~8mm），為了控制入磨粒度，以利于球倉優化級配，只需在磨前安裝10~15格篩進行預選分即可；2、礦渣對設備的磨損受礦渣中鐵的含量影響，在球鍛倉直接影響粉磨效果和產量、質量；3、倉位的分配及數量，對于中長磨可選用三倉；4專用的篩分裝置及篦孔排列形式的變化適應高比表面積礦渣粉的要求；5、對入磨礦渣的水分要嚴格控制，水分過大不利于研磨，造成系統產量飽磨及糊磨的磨內工況惡化現象，水分過小礦渣在磨內流動性過快，造成比表面積上不來，而適當的水分可以降低磨內的溫度，增加礦粉的活性，從而提高粉磨效率。
根據以上所述，我們把公司閑置多年的兩臺直徑1.83*6.12 米的原料磨進行改造。改造前我們對所用礦渣進行易磨性能指數試驗，測得準確的依據，有利于指導磨內結構及研磨體的選用。對易碎性礦渣選用襯板形式時，應考慮不需帶料能力過強，適當選用大波紋襯板；隨著磨內礦渣細度的變化，襯板形式也應作相應變化，以滿足研磨體變小而接觸面積增大的特性，這時，可適當選用小波紋襯板和平襯板相結合，或適當考慮分級襯板。對于倉位設置及隔倉板形式也需要根據礦渣的粒度、易磨性等作適當選擇，以利于礦渣比表面積的提高。
改造后的兩條磨經過近一年的運行，效果非常好。出磨礦渣高細粉通過料封泵打入水泥磨出磨的一個倉中，利用計量裝置按照比例與出磨水泥充分攪拌后入水泥庫進行包裝。出磨水泥摻入礦渣粉和未摻入礦渣粉的性能比較見表3。
表3 摻入礦渣粉和未摻入礦渣粉的水泥強度比較
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
從表3中可以看出，摻入礦渣粉比未摻入礦渣粉的后期水泥強度有了明顯的改善。并且，從價格上考慮，生產一噸礦渣粉總費用為120元，而一噸水泥的平均價格為300元左右，經濟效益非常顯著。再有，用原料磨改造的磨機磨制礦渣高細粉也積累了一些小經驗：1、礦渣細磨系統通風量宜偏低不宜選用大規格的風機，進風口必須設置方便的風閥；2、烘干最好采用順流式烘干，烘干不當會影響到礦渣微粉的活性；3、磨礦渣微粉時，入磨礦渣的含水量不能高于1.5%~2.0%，一般控制在0.8%~1.5%之間。對于小規格磨機粉磨而言，水分的影響尤為明顯，直接影響磨內物料流速、磨機產量及電耗，并且對出磨礦渣微粉的輸送、儲存都會產生不良影響，特別是當比表面積大于420m2/kg,磨內礦渣微粉已出現不同程度的靜電吸附，此時在水分大的作用下，會造成嚴重的粘堵和包球現象，會出現頻繁飽磨、悶倉，影響正常生產。
三、鋼渣的利用
2006年8月，黑龍江建龍鋼鐵有限公司在雙鴨山正式煉出第一爐鋼，這也意味著煉鋼工業廢棄物“鋼渣”將大量出現。對此，我們公司的工程技術人員大膽創新與實踐，通過查閱大量相關資料和無數次實驗室實驗，將鋼渣單獨粉磨后與礦渣微粉復合摻入硅酸鹽水泥中，在不影響普通硅酸鹽水泥基本性能的前提下，大幅度的降低了水泥的成本。
1、 首先，我們進行了各種化驗室試驗。各種試驗數據見表4、表5、表6。
表4 鋼渣的化學成分 %
|
表5 礦渣微粉的化學組成 %
|
表6 摻入鋼渣微粉和礦渣微粉的水泥抗壓、抗折強度
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
從表中和實踐中我們可以得出結論，鋼渣雖然具有一定的水硬性，但其活性較差，單獨摻加作為混合材使用易導致水泥早期強度低、安定性不良。鋼渣和礦渣復合摻加，可在一定程度上實現性能互補，改善水泥的強度，當摻量及配合比合適時，其后期強度可能達到或超過純硅酸鹽水泥的強度。
2、 工藝配置和工藝布置
磨機選用Φ3.2米*13米，兩臺，一臺用于磨制鋼渣，一臺用于磨制礦渣；產量分別為：30噸/時和35噸/時。磨機前面分別是兩臺柱磨機，規格為：Φ2.9米*5.1米；產量為：35~40噸/時。烘干機選用直徑Φ3米*25米一臺。將磨制合格的鋼渣粉、礦渣粉、水泥粉用螺旋秤按比例配料并入混料機充分混合后入庫包裝出廠。
目前，設備已安裝、調試完畢，即將正式生產。屆時我公司水泥產量和制造成本將有極大改觀，為我們企業節能降耗，發展循環經濟，創建節約型水泥企業奠定堅實基礎。
四、結束語
通過學習和實踐我們知道，水泥性能的優劣必須從水泥在混凝土中的使用性能及效果來衡量。水泥的高性能化包括以下3方面的含義：①是用現代先進技術生產的可大幅度提高各項物理性能的水泥。②可滿足混凝土性能的不同要求，顯著改善混凝土的工作性能、力學性能、耐久性能，更有利于實現混凝土對建筑工程質量及各種施工條件的適應性。③在配制混凝土時，能夠用最少的水泥用量來達到最滿意的工程質量要求的混凝土性能目標。
節約資源、節省采礦用地、保護環境、消納工業廢棄物，在資源消耗型產業已被廣泛提到生產研究日程和長遠發展目標上，國家產業政策上在此已是非常重視，水泥工業作為典型的能源、資源消耗型產業，其生產與發展是以消耗能源和資源為代價的，隨著我國能源和資源形勢的日益嚴俊，制約了水泥工業的可持續發展，只有按照循環經濟的理念，有效利用有限的資源，生產出合格的水泥產品才是產業發展當務之急。但鐵礦尾渣、礦渣、鋼渣、粉煤灰、煤矸石等廢棄物是廢？是寶？還是可以利用的輔助材料？我們對此進行了大量的試驗和細致的研究后認為：可以利用這些工業廢棄物代替部分原材料進行配料，能夠生產出優質熟料和高標號復合水泥。
綠色高性能水泥是水泥工業的發展方向，水泥工業實現“新型工業化”戰略目標，中心課題是圍繞水泥工業“綠化”進程，利用高新技術合成綠色高性能生態水泥。這是一項切實可行的有效技術措施，對于實現經濟增長方式的轉變，走新型工業化道路，建立“資源節約型、環境友好型”社會，節能減排，發展循環經濟，實現水泥工業的可持續發展，具有重大意義。黑龍江雙鴨山新時代水泥有限責任公司為在激烈的市場競爭中立于不敗之地，將在工業廢棄物的使用上不斷探索、創新和實踐，從而取得更大的經濟效益、社會效益和環境效益。
參考文獻：
（1）施惠生.利用鋼渣研制復合硅酸鹽水泥的正交試驗研究.水泥，2004，（5）：1-3。
（2）趙洪義.再談1噸熟料生產3噸水泥.建材報，2006，178期， B1版。
（3）黃擁軍, 姚公來.磨機改造成超細礦渣磨高產節能.建材報，2006，167期，B4版。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
