引言

基于我國社會經濟進步與發展，在實際工業產生過程中形成的固體廢棄物越來越多，不僅污染自然生態環境而且占用大量土地資源。而作為水泥工業又是實現工業廢渣再利用的重要途徑，因此研究工業廢渣有關應用途徑迫在眉睫。

1.1 粉煤灰（如圖1所示）

圖1 粉煤灰

粉煤灰主要源于中型與大型火電廠的發電鍋爐，而還有一些來源城市集中供熱鍋爐（煤粉）。依據相關資料不完全統計與分析，現階段我國排灰情況與實際利用程度，在排灰方面用水每年超過10億t；占地面積達到33333hm2，截止到現在將堆放量累計已經超過10億t，即使每年粉煤灰的利用量在進一步增加，可利用總率還達不到每年排放的1/2。對于粉煤灰成分構成，主要是微晶礦物質顆粒、硅鋁玻璃以及沒有燃燒完的殘炭微粒，氧化鋁與氧化硅是其主要化學成分。粘土和粉煤灰成分十分相似。針對煤種偏差或是特性沒有達標燃燒爐生成的粉煤灰，由于是不完全的機械燃燒，具有較高燒失量、較粗細度，則能通過可燃殘余物所具備的發熱特點，在生料配料中混入3%至5%的粉煤灰，能有效降低熟料消耗的能源。分選之后和相關標準相符合的粉煤灰，而且滿足水泥生產要求的情況下，能夠作為混合材。玻璃體在粉煤灰當中的含量約占50％至80％，這是因為其屬于具有活性的重要組成。與摻加粉煤灰的量為依據，可以生成摻和粉煤灰量低于8%的礦渣硅酸鹽水泥，低于8%的普通硅酸鹽水泥，混合材摻和總量在20%至50%左右的復合硅酸鹽水泥。作為玻璃球質密實的粉煤灰，不僅結構相對穩定致密，而且具有較小的內比表面積。較低水熱化、較低干縮性以及抗凍性能良好的粉煤灰水泥，在民用與工業建筑中具有廣泛的應用范圍，特別是適用水工建筑、大體積混凝土以及海港工程。但需要注意的是，粉煤灰水泥需結合實際情況提高抹面次數，這對硬化早期認真進行養護。

1.2 脫硫石膏（如圖2所示）

圖2 脫硫石膏

基于火力發電廠加快實施煙氣脫硫項目的進程與逐漸投入運行的脫硫設施設備，脫硫副產物生產量漸漸增大，燃煤電廠要是每10萬kW，燃煤含硫量占1%至2%左右，脫硫石膏每年產出量能達到1至2萬t。基于國家近些年加大的節能減排力度，安裝的脫硫機組大約能達到1.5億kW，石膏產量將近3000萬t，要是不進行及時處理而是任其堆積，則會加劇生態環境污染，而要是可以綜合利用，便能達到變廢為寶的目的。通過運用濕法脫硫工藝產生的脫硫石膏，其主要成分為二水硫酸鈣，另外還有一沒有反應的亞硫酸鈣、石灰石與其他雜質等。針對煙氣脫硫石膏而言，粒徑平均在40-60pm，徑長比通常在1.5-2.5之間，含有較多的二水硫酸鈣通常超過90%，一般含游離水在15%左右，另外還含有碳酸鈣、飛灰、可溶性鹽以及有機碳等"。據有關試驗證實：替代二水石膏的脫硫石膏當做水泥緩凝劑，在凝結時間、水泥強度與細度等有關性能具有明顯優勢。與此同時，作為工業廢渣之一的脫硫石膏，取替天然二水石膏一方面可以節省大量的天然礦產，另一方面在減少企業生產成本投人的同時，降低排放工業廢渣，而且和國家綠色持續發展方向相符合。若想實現工業化應用脫硫石膏最重要的是處理下料、輸送與特生等方面的問題，而且要轉變松散、潮濕狀態，這樣脫硫石膏才能實現有效取代二水石膏。

1.3 鎂渣

在世界范圍內，中國是最大的原鎂生產以及出口國，我國原鎂產量能占據全球總量大約70%。雖然其外觀和粉煤灰較為相似，但相比粉煤灰具有更大的儲存難度，而且會嚴重污染生態環境。在水泥生產中重點應用的有兩大方面分別是水泥混合材與生產配料。首先，作為生料配料主要原料。氧化鈣、少量的氧化物以及二氧化硅是鎂渣重要化學成分，在經歷高溫煅燒(1250℃)，氧化鎂、氧化鐵、β-c2s以及y-c2s是鎂渣礦物主要組成。通過研究鎂渣的礦物形成、易燒性、形成配料熟料相關機理等，研究結果表明：鎂渣能夠對生料自身易燒性加以優化，有助C3S形成并降低液相溫度、二氧化碳排放量等。將水泥生料配料中所使用的石灰石用鎂渣代替已經實現，其摻入量在10%左右，如果摻加劑加人適量的話則能達到20%左右，而燒出熟料性能符合國家標準。其次，作為生產混合材。自上世紀末，我國山西已經有水泥生產企業應用鎂渣對復合及普通硅酸鹽水泥進行生產，而且應用在民用和工業建筑。基于GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的實行，通用水泥中不可以摻入鎂渣作為混合材。出于煉鎂工業廢渣的高效應用并做到零排放，讓以其作為混合材的企業可以繼續生產，在2008年我們有關研究部門針對部分地區鎂渣檢驗其理化指標，與此同時研究鎂渣硅酸鹽水泥的化學性能與物理性能，最后形成了現行的GB/T23933-2009《鎂渣硅酸鹽水泥》標準。在這一標準中在硅酸鹽水泥石膏、熟料中可以摻加含量為12%至25%的鎂渣，≤8%混合材成產的鎂渣硅酸鹽水泥，使得水泥生產有關鎂渣的應用提供標準。

有關水泥工業不僅屬于工業領域中的能源消耗大戶，而且會排放大量的工業粉塵、有害氣體，對自然生態系統帶來巨大壓力，而且生態環節和生產之間的矛盾尤為突出，當前許多國家及有關企業均為此矛盾的解決積極努力。可從某種角度分析，水泥工業自身具有強大的生態代償力。首先，水泥工業在工業廢渣的消化與應用方面具有較大潛力，所獲得的經濟和社會效益十分明顯。其次，高效應用工業廢渣，能在降低能源消耗的同時實現原材料的節約，減少排放出的工業粉塵與有害氣體。將工業廢渣應用于生料系統能夠起到節約原料的作用。例如，將工業廢渣應用于制備系統中能節省水泥熟料的使用，據有關研究表明節省水泥熟料1t、可節省1kg的標準煤，省下1.6t的原料，由此量二氧化碳排放量能降低1t、氮氧化合物4kg以及2kg二氧化硫。眾所周知，全球溫室效應和有關天氣災害，是由于空氣中二氧化碳含量過多而導致的；而其中的氮氧化合物、二氧化硫均會對人體健康造成不同程度的傷害，而且也是形成酸雨的主要原因。與此同時粉塵飛損可以達到3%至3.5%左右。由此可見，實現工業廢渣的高效應用可在實現節能降耗的同時，減少空氣中粉塵與有害氣體的排放量，不僅存在較大潛力而且所得綜合效益明顯。最后；因為水泥工業自身的顯著優勢，在無公害處理城市垃圾方面具有很大潛力。除此之外，工業廢渣的高效應用還可以促進有關生態與環保方面技術產業的高速發展：例如高細粉磨、水泥添加劑等技術產業。因此，在水泥工業實現工業廢渣的有效應用，其所具備的發展前景十分廣闊。

在我國城市化進程與產業的轉型升級，進一步促進了水泥工業的發展，有關企業應積極引入現代化技術，擴展有關應用領域，有以往的水泥生產模式逐漸轉變為生態化水泥、躋身于環保企業行列，同時還要發揮出工業廢渣處理的“主力軍”作用。總的來講，在水泥工業中高效應用工業廢渣是重要的“綠色工程”，其所得的經濟與社會效益十分顯著。

作者：王燕君

來源：《秦皇島市建恒工程質量檢測有限公司》

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