我國(guó)每年因生產(chǎn)生活而產(chǎn)生的污泥大概有300多萬(wàn)噸，并且污泥增長(zhǎng)量還在以每年多于10％的產(chǎn)量不斷提高，污泥處理問題日益嚴(yán)重。大部分污泥中都含有污染極其嚴(yán)重的有害物質(zhì)，例如：重金屬、化工污染物、細(xì)菌病毒等，這些污染物質(zhì)如果不能及時(shí)得到有效處理，會(huì)造成十分嚴(yán)重的環(huán)境問題。我國(guó)技術(shù)人員經(jīng)過努力研發(fā)，終于發(fā)現(xiàn)石英污泥能夠作為水泥的原材料進(jìn)行應(yīng)用，而我國(guó)每年需要水泥數(shù)量為幾十億噸，這在很大程度上緩解了我國(guó)能源緊張的問題，石英污泥代替相關(guān)硅質(zhì)原料，解決水泥生產(chǎn)問題的同時(shí)，對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)和能源減耗具有重要作用。

污泥與其他的固體廢棄物不一樣，其具有極高的含水量，污泥中的含水量不能通過具體的形式進(jìn)行焚燒和處理，并且運(yùn)輸費(fèi)用較高，占地面積較大。污泥中含有大量的細(xì)菌微生物，不及時(shí)處理會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成染，如果直接進(jìn)行地下埋藏，會(huì)對(duì)土地造成嚴(yán)重影響。污泥中相應(yīng)的粉末在熱干化階段容易發(fā)生爆炸，引發(fā)危險(xiǎn)事故。

我國(guó)的水泥工業(yè)是能源損耗較高、環(huán)境負(fù)荷較重的行業(yè)，水泥生產(chǎn)過程中需要消耗的各種礦石、原料等數(shù)量巨大，同時(shí)需要消耗大量電能和煤資源，并且會(huì)造成一定的環(huán)境污染。相關(guān)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，污泥中含有的化學(xué)成分同水泥制作原料中的成分大部分是相同的，在理論上是可以用污泥代替相應(yīng)的原料而推進(jìn)水泥生產(chǎn)的。水泥所需要的制作熱度高達(dá)1 500℃左右，因此需要通過相應(yīng)的水泥窯進(jìn)行污泥的處理和加工，使污泥中的有害物質(zhì)通過高溫死亡，改變熟料的結(jié)構(gòu)，從而用污泥代替相應(yīng)的原材料進(jìn)行水泥燒制。

現(xiàn)階段，我國(guó)在水泥制作的過程中使用的石英污泥主要是石英砂廠采取和挖掘的石英礦石，經(jīng)破碎處理、挑選、烘干后，將石英礦石中的硅提煉出來，最終留下廢棄的石英污泥，它是一種低品位的硅質(zhì)材料。石英污泥中包含的化學(xué)成分主要有氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、硫酸酸酐和氧化鎂等。我國(guó)的石英污泥大多是類似粉末形狀的物料，一般情況下，石英污泥中的具體配料變動(dòng)情況較小，整體來看，處于比較穩(wěn)定的形式，可以將石英污泥用于需要進(jìn)一步加工處理制成相應(yīng)產(chǎn)品的生料中，從而提高它的耐磨損程度。

在石英污泥中，還含有一定量的堿，但整體石英污泥中堿含量并不高，因此，石英污泥更利于加工制造出低堿度的熟料。另外，石英污泥還具有其他作用，它能使部分熟料在煅燒過程中體現(xiàn)出礦化作用，減少煅燒熱量，從而減少煤炭消耗量，出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，提高這部分熟料的整體強(qiáng)度，使熟料能夠更好地應(yīng)用于制造中。其中原材料中包含的部分化學(xué)成分如表1。

表1 原材料中包含的部分化學(xué)成分表

在對(duì)石英污泥作為水泥原材料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，要充分考察實(shí)驗(yàn)地區(qū)，對(duì)所選區(qū)域的周邊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)、合理的取樣，分析、記錄樣本，在符合實(shí)驗(yàn)條件，并且具有代表性的地區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，例如可以選取我國(guó)安徽省鳳陽(yáng)縣地區(qū)的石英污泥。

對(duì)實(shí)驗(yàn)所需石英污泥要進(jìn)行科學(xué)、合理的檢驗(yàn)，其中石英污泥中二氧化硅整體數(shù)量應(yīng)在80%~85%之間，氧化鋁整體含量應(yīng)保持在2%~4%之間，它們之間的整體波動(dòng)幅度不大。依據(jù)加工過的原材料熟料強(qiáng)度，確定最初的熟料數(shù)值，設(shè)定相應(yīng)的KH值、SM值、AM值，KH=0.89±0.02，SM=2.56±0.10，AM=1.50±0.10。

（1）加強(qiáng)對(duì)水泥燒制施工窯設(shè)施操作和各方面工作的管理，加強(qiáng)安全防范工作，避免水泥燒制過程中發(fā)生安全性問題。同時(shí)，相關(guān)人員要時(shí)刻注意工作中的故障問題和安全問題，保證施工窯洞的整體燒制溫度符合水泥施工燒制的要求，確保工程的安全性和質(zhì)量。

（2）嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，時(shí)刻注意進(jìn)廠之后的各項(xiàng)原料成分變化和質(zhì)量變化的總體情況，根據(jù)計(jì)劃方案適當(dāng)改進(jìn)生料中的配料，確保熟料的所有數(shù)據(jù)符合要求。

（3）提高原材料的堆取技術(shù)，充分落實(shí)和完善原料初步階段的均化工作，使原材料堆場(chǎng)具備相應(yīng)的存儲(chǔ)性和均化性能。礦石開采和施工過程中，要根據(jù)石灰礦石的整體質(zhì)量配合預(yù)均化，保證各項(xiàng)原材料計(jì)量過程中的準(zhǔn)確性和嚴(yán)格性，確保皮帶秤計(jì)量過程無誤差，控制均化庫(kù)均化效果，保證相關(guān)化學(xué)成分的穩(wěn)定性和安全性。

（4）硫酸酸酐的整體含量≤1%，堿含量N族元素應(yīng)≤0.8%，這是由于在堿金屬中，硫酸鹽燒制過程中只有部分能分解，整體揮發(fā)程度較低，進(jìn)入窯中的物料含有的N族元素和硫酸酸酐的摩爾比數(shù)值＜1時(shí)，窯中硫含量會(huì)不斷提升，相應(yīng)的堿含量也會(huì)不斷提升。當(dāng)硫堿的整體比值＜1時(shí)，相關(guān)工作人員要注意熟料中的1d和3d的整體強(qiáng)度數(shù)值變化和數(shù)據(jù)提升情況。

工作人員可以根據(jù)計(jì)劃方案日期對(duì)需要進(jìn)廠的石英污泥進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)處理，并按照方案計(jì)劃中所標(biāo)定的時(shí)間用石英污泥代替相應(yīng)的砂巖原料，磨好的生料整體熱度應(yīng)控制在90℃以下，這樣能控制生料中的水分≤1%，讓生料具有更好的質(zhì)量和流動(dòng)性。試驗(yàn)階段各項(xiàng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)整體效果良好，生料能夠更具耐磨性，并且細(xì)度更好，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不斷提升，整體電能損耗和燒制熱度逐步降低，熟料結(jié)粒狀況良好，熟料產(chǎn)量提高。

石英污泥配料與砂巖配料中的熟料化學(xué)成分對(duì)比分析數(shù)據(jù)見表2。

砂巖配料制作出的熟料同石英污泥配料制作出的熟料物理性能方面對(duì)比見表3。

通過數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用石英污泥配料作為水泥原材料比使用砂巖配料制作的熟料，整體抗壓能力增強(qiáng)，煤損耗降低，熟料制作產(chǎn)量提高。

對(duì)石英污泥配料各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行優(yōu)化和整理，將熟料數(shù)值優(yōu)化為SM=2.66±0.11，KH=0.90±0.20，AM=1.45±0.10。穩(wěn)定在固定數(shù)值以內(nèi)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息指標(biāo)都是不同階段中最好的，普遍高于同一階段的最高水平。石英污泥配料方案優(yōu)化后的制造情況見表4、表5。

（1）使用低品位的石英污泥取代其他配料，從根本上避免生產(chǎn)中部分硅質(zhì)原材料短缺或過多應(yīng)用的問題，制造出的生料配料具有耐磨度高、穩(wěn)定性好、安全性高、產(chǎn)量增多、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

（2）分析上述表格中數(shù)據(jù)信息可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)整相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)，可以提高整體的燒制性，改善預(yù)熱器整體系統(tǒng)的熱度管控情況，提高窯的總體產(chǎn)量。

（3）優(yōu)化調(diào)整石英污泥中的配料，使整體發(fā)展更為高效和穩(wěn)定，相應(yīng)區(qū)域的余熱發(fā)電量大幅度提高，熟料發(fā)電量高達(dá)34kWh/t。

（4）熟料在產(chǎn)量和質(zhì)量方面有非常大的突破，可降低現(xiàn)階段水泥制作成本，提升水泥生產(chǎn)效益，在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)石英污泥的利用，不僅可以改善生態(tài)環(huán)境，減少污染，還能提高我國(guó)水泥制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

將石英污泥作為水泥原材料進(jìn)行燒制能夠節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，是有效處理污泥的方式之一。相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)污泥的研究和處理力度，不斷提高我國(guó)水泥制造業(yè)的技術(shù)水平，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

作者：喻志

來源：《葛洲壩漢川漢電水泥有限公司》

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