引言

公司一直致力于乙炔法聚氯乙烯工業(yè)廢渣及相關(guān)固體廢棄物(簡稱固廢)資源的有效利用，在工業(yè)固廢全部替代化石原料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥方面積累了豐富的經(jīng)驗。2018年，為提高水泥功能品位延伸鏈適應(yīng)市場的發(fā)展需求，公司在自主研發(fā)利用工業(yè)固廢全部替代傳統(tǒng)化石原料配料生產(chǎn)高抗硫水泥(高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥的簡稱)技術(shù)的基礎(chǔ)上完成了工業(yè)試驗和生產(chǎn)，取得了預(yù)期效果。

1.1 硬件資源

公司擁有2條2000t/d預(yù)分解窯，配置的是三級預(yù)熱器系統(tǒng)，這是建設(shè)初心(利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料)所決定的；配置輥壓機水泥聯(lián)合粉磨工藝。主機設(shè)備：Φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯2臺，Φ3.5m×10m生料磨2臺，Φ3.8m×13m水泥磨2臺，150-100輥壓機2臺。

1.2 工業(yè)固廢全部替代化石原料生產(chǎn)普通水泥的簡況

公司使用干法乙炔電石渣、電石爐收塵灰、粉煤灰、爐渣、硅粉、硅石渣、銅礦渣、脫硫石膏等工業(yè)固廢替代傳統(tǒng)石灰石、硅鋁質(zhì)、鐵質(zhì)校正原料、水泥緩凝劑應(yīng)用于熟料、水泥的生產(chǎn)，突破傳統(tǒng)水泥4～6組分的配料限制，在煅燒硅酸鹽水泥熟料中取得了比較好的技術(shù)經(jīng)濟和社會效益。年消納工業(yè)固廢100萬t，利用率達到95％以上，其產(chǎn)品42.5、52.5等級硅酸鹽水泥各項性能指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 工業(yè)固廢全部替代化石原料生產(chǎn)普通水泥的成果

傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)工藝中，石灰石是主要鈣質(zhì)原料，屬不可再生的自然資源。石灰石主要成分是CaO，含量在50％左右。電石渣的主要成分是Ca(OH)₂，含量高達68％～72％，其顆粒形狀無規(guī)則，表面疏松多孔，顆粒之間緊密團聚，顆粒直徑小于10μm。

公司利用電石渣100％替代石灰質(zhì)原料，與傳統(tǒng)工藝相比，一是無需石灰石的開采，生產(chǎn)中不存在石灰石分解帶來的碳排放，可比噸熟料減排CO₂35％～40％；二是化學(xué)反應(yīng)熱耗低30％左右，特別是干法乙炔技術(shù)的成熟發(fā)展，大幅度降低了電石渣中的含水量，大幅降低了廢氣余熱在烘干電石渣上的消耗；三是固廢搭配科學(xué)合理，工藝均化計量設(shè)施準(zhǔn)確；四是不斷加大新技術(shù)、新裝備、新材料及固廢協(xié)同處置技術(shù)的研發(fā)成果與應(yīng)用，解決了多種工業(yè)固廢無法資源化綜合利用的技術(shù)難題。

2.1 生產(chǎn)高抗硫水泥的基本思想

公司在全工業(yè)固廢配料生產(chǎn)普通硅酸鹽熟料方面進行了10余年的實踐，經(jīng)驗豐富，為了滿足市場對高抗硫水泥的需求，決定在1#線上試驗和生產(chǎn)高抗硫酸鹽硅酸鹽熟料。

2.2 高抗硫水泥標(biāo)準(zhǔn)對礦物組成的要求

高抗硫水泥對熟料中的硅酸三鈣和鋁酸三鈣進行了限定(硅酸三鈣≤50％，鋁酸三鈣≤3％)：一方面因鋁酸三鈣本身及其水化產(chǎn)物極易受到硫酸鹽侵蝕，另一方面硅酸鈣礦物水化產(chǎn)生的氫氧化鈣易與硫酸鹽反應(yīng)而受到侵蝕。

3.1 配料設(shè)計

在預(yù)分解窯上，普通硅酸鹽水泥熟料的配料一般采用兩高一低方案：即KH=0.91±0.02，SM=2.3±0.1，IM=1.3±0.1，液相量控制在20％～24％。但生產(chǎn)高抗硫水泥熟料則不同，根據(jù)高抗硫水泥標(biāo)準(zhǔn)對礦物組成的要求，在固廢生料配料上，生料中Fe₂O₃含量穩(wěn)定控制在4.5％±0.2％，熟料中C₃A含量控制≤2.8％，C₃S含量控制在≤48％；采用低飽和比，低鋁氧率方案，液相量控制在25％～28％。各種原燃料平均化學(xué)成分見表1、表2。

全部采用固廢配料，設(shè)定高抗硫水泥熟料的三率值、堿含量及主要礦物組成，結(jié)合表1、表2數(shù)據(jù)獲得具體的生料配比和水泥配比。

(1)KH：0.87±0.02，SM=2.10±0.10，IM=0.75±0.10：

(2)堿含量≤0.60％；

(3)C₃S≤50％，C₃A≤3％；

(4)生料配比：電石渣：銅礦渣：爐渣：硅粉=75：5：13：7；

(5)水泥配比：熟料：脫硫石膏=97.5：2.5。

3.2生產(chǎn)操作與控制

根據(jù)配料設(shè)計組織原材料和制備生料，公司于2018年3～4月期間在1#窯上投料中試，具體的操作控制要求如下：

(1)預(yù)分解窯投料控制在100～110t/h，高抗硫熟料平均臺時產(chǎn)量80.6t；

(2)生料均化庫料位穩(wěn)定在10～15m之問；

(3)窯速3.4r/min，一段篦速3次/min；

(4)燃燒器位置在中心線左偏下3°位置處，每班調(diào)整噴煤管1～2次，主要控制火焰長度，確保完整火焰及燒成帶的窯皮平整；

(5)頭煤與尾煤投加比在80％：20％；煤粉細度≤10％，水分≤2.0％；

(6)優(yōu)化煙室溫度840～940℃，分解爐溫度780～830℃，熟料立升重≥1250g/L，fCa0在0.5％～1.5％之間；

(7)重視預(yù)熱器各級壓力和溫度的變化，旁路除氯系統(tǒng)和推雪人裝置工作狀況，加大點檢力度，對窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)進行漏風(fēng)治理，對結(jié)皮進行檢查清理，保證系統(tǒng)正常通風(fēng)，熟料結(jié)粒細小均勻。

3.3 質(zhì)量情況

(1)整個生產(chǎn)過程平穩(wěn)，質(zhì)量控制較好，生產(chǎn)出的高抗硫水泥熟料與2#生產(chǎn)線普通硅酸鹽熟料對比，其化學(xué)成分及強度自測結(jié)果對比見表3；

(2)調(diào)整好水泥鋼球級配，按高抗硫水泥熟料：脫硫石膏=97.5：2.5的配比進行粉磨，生產(chǎn)出的P·HSR42.5水泥的各項性能優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)要求，見表4；

(3)產(chǎn)品經(jīng)過第三方質(zhì)量檢驗機構(gòu)檢定全部符合GB748-2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》中的各項指標(biāo)規(guī)定要求。

在配置三級預(yù)熱器系統(tǒng)的1#預(yù)分解窯上，采用四種工業(yè)固廢合理配料(電石渣：銅礦渣：爐渣：硅粉=75：5：13：7)，鋁氧率低，鐵含量高，生產(chǎn)出合格的高抗硫水泥熟料。將高抗硫水泥熟料與脫硫石膏以97.5：2.5的配比入磨，生產(chǎn)出的P·HSR42.5水泥，其各項性能指標(biāo)均滿足GB748-2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》要求。

與工藝裝備相同的2#預(yù)分解窯(以電石渣為鈣質(zhì)原料，以全工業(yè)固廢配料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥)相比，分解爐溫度控制低20℃，窯速提高0.2r/min，噸熟料煤耗降低約1.5kg，氨水用量降低約0.2kg，NOx的排放量亦有所降低。

作者：周剛1，呂珍2，龍運蘭1

來源：《1天偉水泥有限公司；2天辰水泥有限責(zé)任公司》

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