石英污泥作為水泥原料的成功應(yīng)用

馬源，馬力

蚌埠中聯(lián)水泥有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)我公司），4 600t/d生產(chǎn)線(xiàn)自2014年2月試生產(chǎn)以來(lái)，生料一直采用石灰石、濕粉煤灰、鐵尾渣和砂巖四組分配料。2016年受安徽地區(qū)礦山治理影響，硅質(zhì)校正材料短缺，需尋找砂巖替代品，我公司組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)周邊資源進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)鳳陽(yáng)地區(qū)石英砂廠(chǎng)提煉二氧化硅后的廢污泥（量大且占用耕地）二氧化硅含量在84%左右（經(jīng)取樣分析），成分比較穩(wěn)定，即著手試驗(yàn)，用低品位石英污泥替代砂巖配料。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整配料和優(yōu)化操作工藝，最終找到了用低品位石英污泥代替砂巖的最佳配比。此操作既解決了硅質(zhì)校正料短缺的問(wèn)題，又為當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)解決了廢棄物排放占用耕地的問(wèn)題，同時(shí)還促使窯產(chǎn)量突破了5 200t/d，熟料3d抗壓強(qiáng)度月平均達(dá)到33.1MPa，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到58.2MPa以上，余熱發(fā)電等各項(xiàng)指標(biāo)均創(chuàng)歷史同期最好水平。

1 石英污泥配料方案確定

1.1 石英污泥的特性及原燃材料化學(xué)分析

石英污泥是石英砂廠(chǎng)采掘的石英礦經(jīng)破碎、水洗、篩選、烘干、提煉硅后剩下的廢污泥，簡(jiǎn)稱(chēng)石英污泥（低品位硅質(zhì)材料）。石英污泥的主要化學(xué)成分為CaO、SiO2、AL2O3、Fe2O3、SO3和MgO等。石英污泥為粉末狀物料，配料波動(dòng)少，整體比較穩(wěn)定，可用于改善生料的易磨性。另外，石英污泥的堿含量也不高，有利于生產(chǎn)低堿熟料。石英污泥對(duì)熟料煅燒有一定礦化作用，可降低燒成溫度，降低煤耗，減少結(jié)皮、結(jié)圈，提高熟料強(qiáng)度。原、燃材料的化學(xué)成分分析見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方案

經(jīng)過(guò)多次考察，對(duì)周邊材料進(jìn)行取樣分析后，確定試用鳳陽(yáng)縣大廟鎮(zhèn)的石英污泥。取樣檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

實(shí)際進(jìn)廠(chǎng)及計(jì)量秤上取樣檢驗(yàn)的石英污泥中SiO2含量在82%～86%，Al2O3含量在2.0%～4.0%，質(zhì)量波動(dòng)不大。根據(jù)熟料的1d和3d強(qiáng)度，熟料率值初定為：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實(shí)施步驟

2.1 實(shí)施要求

（1）加強(qiáng)窯系統(tǒng)的操作與管理，制定合適的工藝操作參數(shù)及防范措施，確保窯溫度控制在合理范圍內(nèi)。

（2）時(shí)刻關(guān)注進(jìn)廠(chǎng)其他原、燃材料的質(zhì)量變化情況，及時(shí)調(diào)整生料配料方案，確保熟料的率值符合規(guī)定要求。

（3）做好其他原、燃材料的預(yù)均化工作，特別是礦山開(kāi)采石灰石質(zhì)量搭配預(yù)均化，確保生料配料站各種原材料的皮帶秤計(jì)量準(zhǔn)確無(wú)誤，控制生料均化庫(kù)均化效果，確保入窯生料成分的穩(wěn)定。

（4）熟料中，要求SO3含量≤1.1%，堿含量R2O≤0.8%（因堿金屬硫酸鹽在燒成帶只部分分解，揮發(fā)性較低。入窯物料中SO3與R2O的摩爾比＜1時(shí)，進(jìn)入窯內(nèi)的硫含量增加，堿含量也隨之增加），硫堿比≤1.0，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注熟料1d和3d強(qiáng)度的變化和增長(zhǎng)情況。

2.2 具體實(shí)施過(guò)程

2016年3月15日安排進(jìn)廠(chǎng)石英污泥轉(zhuǎn)場(chǎng)，2016年3月18日開(kāi)始用石英污泥替代砂巖配料，考慮到?jīng)]有使用經(jīng)驗(yàn)，將出磨生料溫度嚴(yán)格控制在≤90℃，這樣有利于控制生料水分≤1%，使生料有較好的流動(dòng)性。短期的生產(chǎn)試驗(yàn)效果較好，生料的易磨性好，細(xì)度細(xì)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高，電耗降低，燒成溫度降低，熟料結(jié)粒情況轉(zhuǎn)好，熟料產(chǎn)量較之前有所提高。

2.3 試驗(yàn)分析

石英污泥配料與砂巖配料的熟料化學(xué)成分分析對(duì)比見(jiàn)表3。

砂巖配料生產(chǎn)的熟料和石英污泥配料生產(chǎn)的熟料的物理性能情況對(duì)比見(jiàn)表4。

從表4可以看出，使用石英污泥配料比使用砂巖配料生產(chǎn)的熟料，1d抗壓強(qiáng)度增加1.1MPa，3d抗壓強(qiáng)度平均增加1.7MPa，28d抗壓強(qiáng)度增加1.0MPa，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降2.35kg/t，熟料產(chǎn)量增加3.23%。

表1 原、燃材料的化學(xué)成分，%

表2 鳳陽(yáng)縣大廟鎮(zhèn)石英污泥取樣檢驗(yàn)結(jié)果，%

表3 砂巖配料和石英污泥配料生產(chǎn)的生、熟料的化學(xué)成分（原方案為砂巖配料；新方案為石英污泥配料）前、后對(duì)比

表4 出窯熟料的物理性能及生產(chǎn)情況前、后對(duì)比

表5 配料方案調(diào)整后月平均指標(biāo)

表6 石英污泥配料前后生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

3 石英污泥配料改進(jìn)措施

根據(jù)石英污泥替代砂巖配料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合我公司目前石灰石質(zhì)量搭配和進(jìn)廠(chǎng)的其他原、燃材料的具體情況，進(jìn)一步對(duì)配料和工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。將熟料率值調(diào)整為：KH=0.90±0.02，SM=2.66±0.10，AM=1.45±0.10。

2016年4月17日投料，兩天后熟料量持續(xù)穩(wěn)定在5 200t/d以上，且各項(xiàng)指標(biāo)均創(chuàng)歷史同期最好水平，石英污泥配料方案優(yōu)化后的生產(chǎn)情況見(jiàn)表5、6。

4 改造效果

（1）使用低品位石英污泥替代砂巖配料，徹底解決了我公司硅質(zhì)校正原料短缺的難題，調(diào)配出的生料易磨性好、成分穩(wěn)定，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量明顯提高，生料配料質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）由表5、表6可以看出，調(diào)整工藝參數(shù)后，易燒性好，預(yù)熱器系統(tǒng)溫度控制比以前有所降低，電耗、煤耗降低，熟料的結(jié)粒情況比以前有明顯好轉(zhuǎn)，窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量也有進(jìn)一步提高。

（3）配料優(yōu)化調(diào)整后高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，我公司余熱發(fā)電量也得到提高，熟料發(fā)電量達(dá)到34kWh/t。

（4）熟料產(chǎn)、質(zhì)量創(chuàng)新高，每噸水泥可降低生產(chǎn)成本2.6元，每年可增效260萬(wàn)元。實(shí)現(xiàn)了廢棄物料的綜合利用，復(fù)墾了土地，保護(hù)了環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益?！?/p>