石英污泥作为水泥原料的成功应用

马源，马力

蚌埠中联水泥有限公司（以下简称我公司），4 600t/d生产线自2014年2月试生产以来，生料一直采用石灰石、湿粉煤灰、铁尾渣和砂岩四组分配料。2016年受安徽地区矿山治理影响，硅质校正材料短缺，需寻找砂岩替代品，我公司组织专业技术人员对周边资源进行调研，发现凤阳地区石英砂厂提炼二氧化硅后的废污泥（量大且占用耕地）二氧化硅含量在84%左右（经取样分析），成分比较稳定，即着手试验，用低品位石英污泥替代砂岩配料。经过反复调整配料和优化操作工艺，最终找到了用低品位石英污泥代替砂岩的最佳配比。此操作既解决了硅质校正料短缺的问题，又为当地及周边地区解决了废弃物排放占用耕地的问题，同时还促使窑产量突破了5 200t/d，熟料3d抗压强度月平均达到33.1MPa，28d抗压强度达到58.2MPa以上，余热发电等各项指标均创历史同期最好水平。

1 石英污泥配料方案确定

1.1 石英污泥的特性及原燃材料化学分析

石英污泥是石英砂厂采掘的石英矿经破碎、水洗、筛选、烘干、提炼硅后剩下的废污泥，简称石英污泥（低品位硅质材料）。石英污泥的主要化学成分为CaO、SiO2、AL2O3、Fe2O3、SO3和MgO等。石英污泥为粉末状物料，配料波动少，整体比较稳定，可用于改善生料的易磨性。另外，石英污泥的碱含量也不高，有利于生产低碱熟料。石英污泥对熟料煅烧有一定矿化作用，可降低烧成温度，降低煤耗，减少结皮、结圈，提高熟料强度。原、燃材料的化学成分分析见表1。

1.2 试验方案

经过多次考察，对周边材料进行取样分析后，确定试用凤阳县大庙镇的石英污泥。取样检验结果见表2。

实际进厂及计量秤上取样检验的石英污泥中SiO2含量在82%～86%，Al2O3含量在2.0%～4.0%，质量波动不大。根据熟料的1d和3d强度，熟料率值初定为：KH=0.89±0.02，SM=2.65±0.10，AM=1.50±0.10。

2 石英污泥配料方案的实施步骤

2.1 实施要求

（1）加强窑系统的操作与管理，制定合适的工艺操作参数及防范措施，确保窑温度控制在合理范围内。

（2）时刻关注进厂其他原、燃材料的质量变化情况，及时调整生料配料方案，确保熟料的率值符合规定要求。

（3）做好其他原、燃材料的预均化工作，特别是矿山开采石灰石质量搭配预均化，确保生料配料站各种原材料的皮带秤计量准确无误，控制生料均化库均化效果，确保入窑生料成分的稳定。

（4）熟料中，要求SO3含量≤1.1%，碱含量R2O≤0.8%（因碱金属硫酸盐在烧成带只部分分解，挥发性较低。入窑物料中SO3与R2O的摩尔比＜1时，进入窑内的硫含量增加，碱含量也随之增加），硫碱比≤1.0，同时重点关注熟料1d和3d强度的变化和增长情况。

2.2 具体实施过程

2016年3月15日安排进厂石英污泥转场，2016年3月18日开始用石英污泥替代砂岩配料，考虑到没有使用经验，将出磨生料温度严格控制在≤90℃，这样有利于控制生料水分≤1%，使生料有较好的流动性。短期的生产试验效果较好，生料的易磨性好，细度细，台时产量提高，电耗降低，烧成温度降低，熟料结粒情况转好，熟料产量较之前有所提高。

2.3 试验分析

石英污泥配料与砂岩配料的熟料化学成分分析对比见表3。

砂岩配料生产的熟料和石英污泥配料生产的熟料的物理性能情况对比见表4。

从表4可以看出，使用石英污泥配料比使用砂岩配料生产的熟料，1d抗压强度增加1.1MPa，3d抗压强度平均增加1.7MPa，28d抗压强度增加1.0MPa，熟料标准煤耗下降2.35kg/t，熟料产量增加3.23%。

表1 原、燃材料的化学成分，%

表2 凤阳县大庙镇石英污泥取样检验结果，%

表3 砂岩配料和石英污泥配料生产的生、熟料的化学成分（原方案为砂岩配料；新方案为石英污泥配料）前、后对比

表4 出窑熟料的物理性能及生产情况前、后对比

表5 配料方案调整后月平均指标

表6 石英污泥配料前后生产运行参数对比

3 石英污泥配料改进措施

根据石英污泥替代砂岩配料的实验结果，结合我公司目前石灰石质量搭配和进厂的其他原、燃材料的具体情况，进一步对配料和工艺参数进行优化。将熟料率值调整为：KH=0.90±0.02，SM=2.66±0.10，AM=1.45±0.10。

2016年4月17日投料，两天后熟料量持续稳定在5 200t/d以上，且各项指标均创历史同期最好水平，石英污泥配料方案优化后的生产情况见表5、6。

4 改造效果

（1）使用低品位石英污泥替代砂岩配料，彻底解决了我公司硅质校正原料短缺的难题，调配出的生料易磨性好、成分稳定，台时产量明显提高，生料配料质量稳定。

（2）由表5、表6可以看出，调整工艺参数后，易烧性好，预热器系统温度控制比以前有所降低，电耗、煤耗降低，熟料的结粒情况比以前有明显好转，窑的台时产量也有进一步提高。

（3）配料优化调整后高产、稳产，我公司余热发电量也得到提高，熟料发电量达到34kWh/t。

（4）熟料产、质量创新高，每吨水泥可降低生产成本2.6元，每年可增效260万元。实现了废弃物料的综合利用，复垦了土地，保护了环境，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。■