利用工业废渣生产P·Ⅱ52.5低碱水泥

沈芳，邵传淦

利用工业废渣生产P·Ⅱ52.5低碱水泥

Production of P·Ⅱ52.5 Low Alkali Cement with Industrial Waste Residue

沈芳，邵传淦

1 引言

天业水泥是新疆天业（集团）有限公司循环经济产业链的最后一环，现拥有7条水泥生产线、1条湿法电石渣生产线和6条新型干法电石渣及废渣制水泥生产线，主要原料电石渣、粉煤灰、炉渣、硫酸渣、石灰粉末、柠檬酸渣、铜渣、电石炉收尘灰、煤矸石等工业废渣均来源于天业集团内部各产业。公司始终坚持循环经济的发展理念，遵循“减量化、资源化、再利用”的原则，废弃物利用率高达82.5%，生产的各品种等级的普通水泥、复合水泥均达到国家优质产品要求，并取得产品认证，成功试制并生产出了硅酸盐P·Ⅱ52.5低碱水泥。

2 可行性分析综述

天业水泥共拥有7条生产线，其中青松天业拥有一条年产35万吨熟料的生产线，其使用的原料主要为电石渣、风积沙、硫酸渣、铜渣、炉渣、粉煤灰、硅石、石灰粉末等。

（1）以降低熟料中的R2O含量为标准选择原料

从表1数据可以看出，虽然现有原材料成分虽然可以满足开发硅酸盐P·Ⅱ52.5低碱水泥要求，但必须将熟料中的R2O含量控制在0.60%以下。钙质、铁质原料均能满足要求，而硅铝质原料碱含量较高，无法达到＜1.0%的要求，搭配碱含量低的硅质校正原料，可降低熟料中碱含量，经优选后用硅石代替风积沙。

配料方案确定：电石渣、风积沙、硫酸渣、铜渣、炉渣、粉煤灰、硅石。

方案一：根据正交试验法配料，计算熟料的碱含量为0.60%，符合不超过0.60%的要求。

从表2数据可以看出，由于风积沙及粉煤灰的碱含量较高，为了降低熟料中的碱含量，此方案降低了风积沙及粉煤灰用量，配料方案中采取低KH值、低SM值、中AM值。实际生产中熟料28d强度较低，同时，熟料在煅烧过程中虽然KH值较低易烧，但由于SM值较低，熔剂矿物相对较多，窑中大块熟料相对较多，易结圈，虽然加大用煤量，但熟料还是存在烧不透的现象，熟料fCaO偏高。

表1 青松天业现有原料化学成分，%

方案二：根据正交试验法配料，计算熟料的碱含量为0.53%，符合不超过0.60%的要求。

从表3数据可以看出，此方案熟料28d强度较低，同时，熟料在煅烧过程中产生黏散料，升重低，熟料结粒不密实，结构疏松易碎，产生较多的细熟料粉进入篦冷机，由二次风吹起并带入窑前产生起砂现象，且烧结范围窄。

方案三：根据正交试验法配料，计算熟料的碱含量为0.51%，符合不超过0.60%的要求。

从表4数据可以看出，此方案熟料28d强度较高，同时，熟料在煅烧过程中，随着AM值提高，适当调整SM值，稳定KH值，C3A在7.00%左右时，产生黏散料现象减少，且熟料结粒相对较密实，升重均在1 200～1 350g/L之间，基本无飞砂现象产生。

对比三个方案可知，方案三更符合要求，熟料强度也可以达到要求。

（2）调整水泥配料，选择合适的混合材和缓凝剂（表5）

根据几种物料的碱含量，我们决定选择钢渣、脱硫石膏分别作混合材和缓凝剂，使水泥中的碱含量稳定在0.51%±0.05%，28d抗压强度在58.0MPa以上。

通过以上分析可知：用现有原料，通过修改配料方案及调整生产工艺参数，可以生产出硅酸盐P·Ⅱ52.5低碱水泥。

表2 方案一

表4 方案三

3 生产实践

表6为生产低碱熟料前配料表。

经过对低碱熟料近一个月的试生产，最终生产出了合格的低碱硅酸盐水泥熟料，抽样检测结果见表7。

高碱熟料在煅烧时，液相的粘度会降低，虽然粘度降低有利于A矿的生成，但是液相提前出现，物料发黏形成大块等会给熟料煅烧带来巨大的影响。熟料煅烧过程中结皮、结块、堵塞烟室（烟室平均每星期要捅一次），窑内结蛋结圈及长厚窑皮，黄心料、欠烧料、飞砂严重，熟料fCaO高等问题经常出现，熟料高碱也相应制约了熟料抗压强度。

表5 水泥原料表

表6 生产低碱熟料前配料表

表7 熟料主要检测分析结果

表8 送检样结果

从表7可以看出，首先，低碱熟料在配生料时，适当提高了AM值，在煅烧时根据实际情况调整了SM值，稳定了KH值，有利于熟料结粒而降低高碱对液相粘度的影响，使熟料易烧，从而减少飞砂料。其次，适当调整系统用风，提高二次、三次风温，使煤粉的燃烧更加充分，烧成带热力更加集中。在煅烧过程中采用薄料快烧，篦冷机方面采用厚料层操作，以提高二次、三次风温。二次、三次风温的提高，除了有利于煅烧、降低煤耗，同时还能稳定投料量，提高窑的转速，做到薄料快烧。熟料升重90%以上在1 200～1 300g/L，fCaO含量85%能控制在0.8%～1.5%之间，也解决了碱高对熟料28d抗压强度和与外加剂适应性的影响，同时煅烧过程中，结皮、结块、堵塞、黄心料、欠烧料、飞砂严重、熟料fCaO高等现象减少，提高了熟料质量。

进行硅酸盐P·Ⅱ52.5低碱水泥的试生产后，取样送自治区质检站进行了检验，结果见表8。

从表8数据可以看出，水泥送样结果各项指标均符合国标要求。

4 分析讨论

（1）废渣制高等级水泥与石灰石磨制水泥的不同

与传统的石灰石磨制水泥在配料方案上略有不同，废渣制高等级水泥，熟料三率值要求中KH值、高SM值、中AM值，除在煅烧的热工制度上略有调整外，窑的转速要快，达到“薄料快烧”，其他没有明显变化。

（2）废渣制水泥对水泥性能的影响

从以上试验结果可以看出，最终生产出的水泥各项指标均达到并优于国标要求，废渣对水泥各项性能无客观影响。

5 结语

（1）将风积沙更换为硅石，使熟料易烧，降低了煤耗，增加了熟料台时产量，熟料的28d强度值平均在60MPa以上，水泥混合材的掺加量平均提高了5.0%。

（2）废渣利用率由82.5%提高到92.0%。

（3）水泥、熟料完全符合国标要求，使废渣的利用有了新的起点，提高了市场竞争力，创造了更大的经济效益。

（4）只要合理有效利用废渣，完全可以生产出高等级特种水泥。■

TQ172.44

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1001-6171（2015）06-0024-03

新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子832000；

2015-03-16；编辑：赵莲