利用冶金固廢制作水泥鐵質(zhì)校正料的實(shí)踐

王棟毅，徐 兵（寶武集團(tuán)環(huán)境資源科技有限公司， 上海 201900）

A 公司每年產(chǎn)生上百萬 t 的除塵灰和水處理污泥，其中大部分可以返產(chǎn)利用或內(nèi)部處置，但約十多萬 t 低含鐵除塵灰和水處理污泥以及部分含有鋅等對(duì)高爐生產(chǎn)有危害元素的塵泥。雖然不屬于危廢，但無法返產(chǎn)內(nèi)部處置，只能委外處置。這種處置方式費(fèi)用較高，增加了企業(yè)的成本，既存在一定的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，也未充分利用這些塵泥的有效元素。B 公司通過與水泥企業(yè)對(duì)接，利用上述塵泥，在適當(dāng)添加需要的元素后，通過混合設(shè)備按一定比例混合后，制作成水泥鐵質(zhì)校正料，替代水泥廠目前普遍使用的銅礦渣等材料。這樣，既減少對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響及處置成本，又可以減少黏土質(zhì)等自然資源的使用。利用冶金固廢制作水泥鐵質(zhì)校正料的實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了鋼廠與城市和諧共生。

1 待處置物料情況

1.1 低含鐵冶金除塵灰主要成分

A 公司低含鐵冶金除塵灰主要成分，如表1 所示。堆比重約 1.2 g/cm3。

表1 低含鐵冶金除塵灰主要成分表（平均值）%

1.2 低含鐵冶金水處理污泥主要成分

A 公司低含鐵冶金水處理污泥主要成分，如表2 所示。平均含水率為 65%，堆比重約 1.1 g/cm3。

表2 低含鐵冶金水處理污泥主要成分表（平均值）%

2 利用冶金固廢制水泥鐵質(zhì)校正料的實(shí)踐

2.1 水泥鐵質(zhì)校正料主要指標(biāo)

各個(gè)水泥廠對(duì)鐵質(zhì)校正料的成分要求不盡相同，經(jīng)調(diào)研并與上海周邊水泥廠對(duì)接，確定鐵質(zhì)校正料主要指標(biāo)要求，如表3 所示。

表3 水泥鐵質(zhì)校正料主要成分控制要求表%

2.2 建設(shè)混合產(chǎn)線的基本要求

要將上述冶金塵泥制作成水泥鐵質(zhì)校正料，進(jìn)行資源化利用，需要解決以下 2 個(gè)問題。

（1）水泥鐵質(zhì)校正料的配料配方，主要包括鐵素的控制與水分的控制。

（2）可控可調(diào)節(jié)的混合生產(chǎn)線，主要要求：連續(xù)生產(chǎn)、自動(dòng)控制、配方可調(diào)節(jié)、操作簡(jiǎn)便等。

2.3 高鐵素添加物料的選擇

由于高鐵素物料一般都具有較高的價(jià)值，冶金固廢處置作為環(huán)保項(xiàng)目，要充分考慮成本的因素，因此選擇含鋅較高的高含鐵冶金除塵灰（不能返產(chǎn)利用，不含危廢）作為鐵素添加物料使用。其主要成分見表4；堆比重約 1.4 g/cm3。

表4 鐵素添加物料高含鐵冶金除塵灰主要成分表（平均值）%

2.4 冶金塵泥制作水泥鐵質(zhì)校正料配料配方的確定

根據(jù)水泥廠對(duì)鐵質(zhì)校正料的要求、需處置物料的成分以及鐵素添加物料的成分，在考慮各種物料需處置量的前提下，通過理論計(jì)算，確定低含鐵冶金水處理污泥、低含鐵冶金除塵灰與高含鐵冶金除塵灰的混合比例按重量比為 1:1:2。按此比例混合后物料的主要成分計(jì)算，如表5 所示。

表5 鐵質(zhì)校正料主要成分計(jì)算表 %

2.5 混合生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

2.5.1 混合生產(chǎn)線主要性能參數(shù)

2018 年，為響應(yīng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶固廢整治行動(dòng)的要求，A公司做到固廢不出廠。為此，A 公司投資建設(shè)了一條水泥鐵質(zhì)校正料的混合生產(chǎn)線。混合生產(chǎn)線主要由除塵灰筒倉、污泥料倉、連續(xù)式犁刀混合機(jī)、空壓機(jī)以及輸送系統(tǒng)組成。生產(chǎn)線通過 PLC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，物料調(diào)節(jié)通過變頻電機(jī)變頻實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)線主要性能如下所示。

（1）工作方式：連續(xù)生產(chǎn)、自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)便。

（2） 產(chǎn)量：最大 20 t/h，年產(chǎn)量 14 萬 t 以上。

（3）總裝機(jī)量：230 kW。

（4）設(shè)備占地：約 600 m2。

2.5.2 混合工藝

冶金水處理污泥進(jìn)入污泥料倉，再通過料倉下部的螺旋給料機(jī)送至連續(xù)式犁刀混合機(jī)入料口（泥）。除塵灰存于筒倉，通過筒倉下部的旋轉(zhuǎn)卸料閥和雙向螺旋給料機(jī)將高、低含鐵除塵灰送至混合機(jī)入料口（灰）。通過混合機(jī)混合后，在混合機(jī)出口處設(shè)置輸送膠帶機(jī)，將鐵質(zhì)校正料送至成品堆場(chǎng)。其工藝如圖 1 所示。

圖1 混合生產(chǎn)線工藝簡(jiǎn)圖

2.5.3 成品主要指標(biāo)抽檢情況

混合后成品物料主要指標(biāo)抽查情況，如表6 所示。水泥企業(yè)抽檢一批次檢測(cè)結(jié)果，如表7 所示。各項(xiàng)指標(biāo)均符合水泥廠要求。

表6 水泥鐵質(zhì)校正料主要指標(biāo)抽查表

表7 水泥鐵質(zhì)校正料主要成分檢測(cè)表

3 水泥企業(yè)應(yīng)用簡(jiǎn)介

混合后的成品料作為鐵質(zhì)校正料銷售給水泥廠，水泥廠使用該鐵質(zhì)校正料生產(chǎn)的通用水泥熟料各項(xiàng)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21372—2008《硅酸鹽水泥熟料》。各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，如表8 所示。

表8 通用水泥熟料檢驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 語

（1）使用 A 公司冶金除塵灰與水處理污泥等固廢制作水泥鐵質(zhì)校正料的配料工藝與混合生產(chǎn)工藝，經(jīng)工程應(yīng)用實(shí)踐證明，混合生產(chǎn)線生產(chǎn)穩(wěn)定，水泥鐵質(zhì)校正料各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求。目前已在上海周邊多家水泥廠使用。

（2）將 A 公司部分冶金除塵灰與水處理污泥等固廢制作成產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了部分固廢的資源化利用，既節(jié)約處置成本，又有一定的銷售收入。

（3）為 A 公司固廢不出廠、實(shí)現(xiàn)寶鋼與城市的和諧共生做出了貢獻(xiàn)。