濕爐渣配料對水泥熟料抗壓強度及成本的影響

陶濤，王軍龍，胡鵬剛，朱建宏，張大鵬

我公司所在地電廠外排的濕爐渣與我公司生產(chǎn)所用的粘土化學(xué)成分接近，且濕爐渣R2O含量較低，可替代粘土用于水泥生料配料。據(jù)相關(guān)文獻介紹[1]，水泥熟料中堿含量上升，其1d、3d抗壓強度隨之上升，而28d抗壓強度則隨之下降，用濕爐渣替代粘土配料，有助于提高熟料28d抗壓強度，同時能夠消化工業(yè)廢棄物，保護環(huán)境。為此，我公司進行了相關(guān)的工業(yè)化試驗和成本核算。

1 原材料化學(xué)分析

試驗所用石灰石、粘土采自自備礦山，砂巖及銅礦渣為外購，濕爐渣為當?shù)仉姀S外排廢渣，原材料化學(xué)成分見表1。

表1 原材料化學(xué)成分，%

2 實驗室配料測算

在實施濕爐渣配料工業(yè)化試驗之前，先進行實驗室配料測算。配料測算數(shù)據(jù)見表2。

表2 配料測算表*

從配料測算表可見，濕爐渣摻入量越大，外購材料砂巖、銅礦渣的摻入量也越大，生料成本測算則隨之上升幅度較大。因此，濕爐渣配料工業(yè)化試驗需分階段進行，應(yīng)根據(jù)水泥熟料的強度和生料的成本變化情況，找出濕爐渣摻入量的最佳經(jīng)濟指標。

3 工業(yè)化試驗準備

3.1 試驗方案

我公司原采用四組分配料，現(xiàn)增加濕爐渣參與配料，公司無單獨計量系統(tǒng)，因此，根據(jù)物料特性將濕爐渣與粘土由鏟車按比例預(yù)拌后入粘土庫。試驗通過在線分析儀進行生料配料控制，只需要設(shè)定生料目標率值、物料配比，即可根據(jù)在線分析儀的檢測結(jié)果進行配料動態(tài)調(diào)整。從2020年6月份開始，我公司在6 500t/d生產(chǎn)線上分三階段進行了工業(yè)化試驗，每階段時間為一個月（A0為5月份），以月盤庫結(jié)果推算物料配比，核算成本。具體試驗方案見表3。

表3 濕爐渣參與配料方案

3.2 生產(chǎn)工藝調(diào)整預(yù)案

實驗室配料濕爐渣燒失量偏高，是因有部分未燃盡的碳沉積其中。工業(yè)化試驗時，要求車間工作人員勤檢查窯尾煙室結(jié)皮情況并及時進行清理，要求中控室加強對窯尾煙室和分解爐出口負壓的監(jiān)控；根據(jù)結(jié)皮及負壓情況，及時調(diào)整分解爐出口溫度，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

4 試驗結(jié)果及分析

4.1 實際配料及配比

工業(yè)化試驗過程中，由鏟車班按比例將粘土和濕爐渣轉(zhuǎn)運到上料口邊，然后用鏟車拌勻后入粘土庫，由質(zhì)控處和原料車間加強監(jiān)管，保證配料效果。濕爐渣雖然水分大，但與粘土搭配后，入庫下料順暢，未發(fā)生堵倉堵庫現(xiàn)象。根據(jù)盤庫結(jié)果核算，不同配料方案原材料配比見表4。

根據(jù)表4可知，隨著濕爐渣摻量的上升，生料成本相應(yīng)上升，但比理論測算成本上升幅度小。成本上升的主要原因是，外購濕爐渣30元/噸，而粘土為自有礦山開采，成本每噸僅9.73元。與理論測算成本上升幅度不一樣的原因主要是，隨著原材料品位的變化，實際材料的配比與理論測算值出入很大。

表4 生料實際配比及成本

4.2 摻入濕爐渣對窯系統(tǒng)的影響

濕爐渣中R2O含量比粘土低，實際生產(chǎn)運行中，分解爐及窯尾不容易結(jié)皮，窯系統(tǒng)更穩(wěn)定，窯投料量、熟料綜合電耗則無明顯變化。另外，由于濕爐渣中含有部分未燃盡的碳，導(dǎo)致熟料標準煤耗下降，熟料供電量上升。摻入濕爐渣對窯系統(tǒng)的影響見表5。

表5 濕爐渣對窯系統(tǒng)的影響

4.3 熟料質(zhì)量變化情況

摻入濕爐渣配料的水泥熟料，堿含量相應(yīng)下降，游離氧化鈣合格率上升，水泥熟料升重、3d抗壓強度無明顯變化，28d抗壓強度大幅上升。摻入濕爐渣對水泥熟料質(zhì)量的影響見表6。

表6 濕爐渣對熟料質(zhì)量的影響

5 綜合效益測算

影響水泥、熟料生產(chǎn)綜合成本的因素眾多，本文只核算水泥生產(chǎn)各階段濕爐渣摻量對應(yīng)的生料成本、煤耗、余熱發(fā)電供電量、綜合電耗對熟料成本的影響。具體測算結(jié)果見表7。

表7 水泥生產(chǎn)各階段濕爐渣摻量對熟料成本影響*

水泥成本核算對象選取本公司主要產(chǎn)品P·O42.5水泥，同時根據(jù)盤庫結(jié)果，核算由混合材摻量變化所帶來的成本影響。公司水泥熟料產(chǎn)能大，僅40%左右自用，其余全部外售，熟料按市場銷售價300元/噸、其他材料按財務(wù)核算價格，計算對水泥成本的影響。具體測算結(jié)果見表8。

表8 P·O42.5水泥配比變化及對水泥成本的影響

通過對水泥生產(chǎn)各階段熟料成本、P·O42.5水泥成本核算可知，摻入濕爐渣配料后，A2、A3熟料、水泥成本差異較小，但與A0相比，水泥成本下降幅度較大；此外，考慮到自有礦山粘土的剝離進度，粘土配比不宜過小，最后決定在三條熟料生產(chǎn)線上全部采用A2配料方案。采用A2配料方案后，按年生產(chǎn)熟料450萬噸，每噸熟料成本上升0.4元計算，則全年增加熟料成本180萬元；按年生產(chǎn)P·O42.5水泥200萬噸，每噸水泥成本下降10.5元計算，則全年降低水泥成本2 100萬元；綜合計算，全年可節(jié)約生產(chǎn)成本1 920萬元。同時，熟料28d抗壓強度上升幅度較大，為公司進一步開拓市場、穩(wěn)定市場創(chuàng)造了有利條件。