催化劑廢渣在白水泥生產(chǎn)中的應用

李 輝，程海平，張 浩，龔紅運，龍繼承，廖元春（葛洲壩石門特種水泥有限公司，湖北 石門 415302）

0 引言

催化劑廢渣是煉油催化劑生產(chǎn)過程中，經(jīng)過合成晶化、成膠、多次交換、洗滌、過濾后，產(chǎn)生的大量污水，污水中含有一定量的微小催化劑顆粒，同時，生產(chǎn)過程中部分催化劑余料也進入污水系統(tǒng)。污水經(jīng)中和、沉降、過濾后，會產(chǎn)生大量催化劑的廢渣。

催化劑廢渣是一種粉末狀固體，主要成分是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，還包括SiO2、Al2O3、金屬氧化物等。由于石油催化劑廢渣的成分復雜，處理難度大，到目前為止還沒有得到有效利用。由于其較高含量的SiO2、Al2O3及較低含量的Fe2O3，滿足白水泥生產(chǎn)的配料條件，如將其成功應用于白色硅酸鹽水泥的生產(chǎn)，其技術(shù)為催化劑廢渣的工業(yè)化處理提供理論及實踐的依據(jù)，有利于行業(yè)對工業(yè)固廢利用的推進，具有良好的科技意義。

1 催化劑廢渣化學成分

對某石化公司催化劑廢渣取樣，進行化學成分分析，結(jié)果見表1。

表1 催化劑廢渣化學成分 %

從催化劑廢渣化學成分結(jié)果來看，有生產(chǎn)白色硅酸鹽水泥熟料所需的硅、鋁元素，鐵含量較低，滿足白水泥熟料生產(chǎn)的配料條件，但堿含量偏高，使用時需嚴格控制其含量。

2 生料制備

為保證催化劑廢渣摻入效果，對催化劑廢渣進行堆放自然陳化處理，處理后水分下降效果顯著，由70%下降至約30%，使用效果良好，生料入磨綜合水分下降。摻入催化劑廢渣配料方案見表2。

從表2可知，摻入催化劑廢渣配料與未摻入催化劑廢渣配料，其生料三率值基本相當，在配料上摻入催化劑廢渣是可行的。

表2 生料配料方案

按上述配料方案進行生料配料，因為矽砂SiO2含量較高，硬度大，耐磨性差，摻入了催化劑廢渣，降低了矽砂和鋁礬土的摻量，故生料立磨的臺產(chǎn)提高，與未摻入催化劑廢渣相比，生料立磨臺產(chǎn)增加了約2.5t/h。每2h取樣一次，某班入窯生料成分見表3。

表3 入窯生料化學成分 %

3 熟料煅燒及性能

將窯速控制在3.5～3.8r/min，根據(jù)窯頭罩負壓情況，用好固定篦床的四臺充氣料風機，控制漂白機轉(zhuǎn)速，均勻保持料層厚度，調(diào)節(jié)噴水量，保持漂白機出料溫度90～120℃，調(diào)節(jié)窯頭余排風機轉(zhuǎn)速，保持漂白機縮口中部負壓-10～-40Pa，嚴格控制二次風溫800～900℃，提高燃燒速度，保證火焰順暢有力，達到燒成帶火力集中強化熟料煅燒，參數(shù)見表4。

表4 摻入催化劑廢渣后回轉(zhuǎn)窯操作參數(shù)

摻入催化劑廢渣后，回轉(zhuǎn)窯操作參數(shù)與未摻入催化劑廢渣相比變化不大。窯電流相對未摻入催化劑廢渣時307 A有所升高，噸熟料實物煤耗相對未摻入催化劑廢渣時155.26 kg有所降低。

摻加催化劑廢渣煅燒后的熟料化學成分和礦物組成見表5，摻加催化劑廢渣與未摻加催化劑廢渣熟料性能對比見表6。

表5 熟料化學成分和礦物組成 %

表6 使用催化劑廢渣前后白水泥熟料性能對比

從性能對比來看摻入催化劑廢渣，白水泥熟料升重略有提高，1d早期抗壓強度略有降低，3 d和280d抗壓強度均略有上升，白度略有提高，由于催化劑廢渣中含的微量金屬離子，相對未摻入催化劑廢渣時液相量約17.35%，增加了液相含量，降低燒成所需溫度，游離鈣亦有所降低。

4 結(jié)論

（1）利用催化劑廢渣代替天然鋁礬土資源進行生料配料，節(jié)約不可再生的天然鋁礬土資源；催化渣經(jīng)自然堆放陳化后，使用效果更好，降低了入磨綜合水分，有利于生料制備系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

（2）使用催化劑廢渣前，白水泥熟料中硫堿比極高，窯內(nèi)操作困難，易結(jié)圈。適當摻比的催化劑廢渣可提高熟料中的堿含量，降低硫堿比至合理范圍，窯結(jié)圈情況明顯改善。

（3）使用催化劑廢渣后，可提高生料磨的臺產(chǎn)，降低游離鈣產(chǎn)生量，熟料強度和白度均有所提升。

（4）利用水泥窯內(nèi)物料在高溫下停留時間長，催化劑廢渣內(nèi)含部分重金屬離子將固溶在水泥熟料的礦物相的結(jié)晶體中，產(chǎn)生礦物晶格取代，使重金屬離子被固化到水泥熟料中，避免再擴散風險。