废渣粉煤灰等用作水泥混合材料

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大事。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516 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。

粒化高炉矿渣是钢铁厂利用高炉生产钢铁时排出的工业废渣,经1 400～1 500 ℃高温后碱性矿渣的主要矿物组成为硅酸二钙( C2A) 及钙铝黄长石(C2AS) , 而酸性矿渣则为硅酸一钙(CS) 及钙长石(CAS2 ) 。从矿渣的化学成分来看,其中的SiO2 、Al2O3和CaO 含量约90 % ,另有少量的MgO 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。

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,在玻璃体中含有大量的CaSiO3 微小晶体,它与二水石膏(CaSO4 ·2H2O) 的性能相近,可以降低水泥熟料中主要矿物C3 S 形成的活化能,加速C3S 的形成,同时生成C4A3 S 的熟料矿物。硫磷渣中的微量元素P2O5 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。

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合材,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。

(1) 充分利用水泥工艺特点,以硫磷渣代替天然二水石膏作为矿化剂及水泥缓凝剂;以矿渣代替水泥熟料作为“非熟料晶种”和以湿排粉煤灰、煤矸石、煤渣生产的普通硅酸水泥是可行的,完全符合国标175292 要求。　(2) 在水泥生料的制备可以加入215 %的硫酸渣,715 %的矿渣,215 %的硫磷渣,在水泥混合材料中可以加5 %的粉煤灰,5 %的煤矸石,1 %的煤渣和4 %硫磷渣来生产普通硅酸盐水泥, 综合利用率达2715 % ,若是将粉煤灰掺量增至9 %即可生产复合硅酸盐水泥品种,增产增效潜力更大。(3) 多途径综合利用工业废渣,可以为水泥工厂大幅度降低成本,提高效益,该工厂规模为35 万t 水泥,由于综合利用工业废渣达到国家关于鼓励工业使用工业废渣,享受免征增值税政策要求,1999 年免征增值税18211 万元,三年来累计降低成本增加效益达1 077125 万元。(4) 本课题结合水泥生产工艺特点,多途径利用工业废渣,不仅为企业增加效益,还减少了环境污染,退地还田,更具有良好的社会效益。