同时,为保证水泥的强度,还应适当增加C3S含量。 因此,在配制生料时应采用高饱和比、高铁配料方案。 为满足这些要求,一般立窑厂家常采用萤石、石膏或重晶石、磷渣等作矿化剂。 我们在某立窑水泥厂利用磷渣、钢渣代替萤石、铁粉配料生产道路硅酸盐水泥熟料,使熟料热耗降低12.4%,立窑台时产量提高14.5%,熟料强度提高。 而且,用磷渣、钢渣取代萤石配料可减轻环境污染,减少粘土和石灰石的用量,降低生产成本,具有重要的经济和社会效益。 1 配料 原材料化学成分、煤的工业分析见表1、2。 磷渣是工业生产黄磷时排出的废渣,经水淬成粒化电炉磷渣,它主要由玻璃体组成,其含量一般都在85%以上,在玻璃体中含有大量活性CaSiO3微小晶体。 磷渣化学成分除表1所列外,还含有少量的P2O5(约2%~4%)和F-(约1%~2%)。 从表1可知,所用钢渣的碱度为1.37,为低碱度钢渣,其主要矿物组成为橄榄石、蔷薇辉石、C2S和RO相等。 将原材料和煤配成全黑生料,生料率值控制范围及熟料单位热耗为:①萤石、铁粉配料:KH=0.94±0.02,n=1.85±0.1,P=0.85±0.1;熟料热耗为4 590kJ/kg。 ②磷渣、钢渣配料:KH=0.96±0.02,n=1.90±0.1,P=0.85±0.1;熟料热耗为4 020kJ/kg。
萤石、铁粉和磷渣、钢渣配料各原燃材料配合比和生料化学成分及率值见表3。
0.81注:原燃材料相同,取磷渣、钢渣代替萤石、铁粉配料之前、后10d平均值,表4、表5同。 2 工业生产效果对比 萤石、铁粉和磷渣、钢渣配料都能很好地改善生料的易烧性,使熟料在烧成过程中液相出现的温度降低,液相量增加,液相粘度降低,C3S形成速度加快,从而加速熟料矿物的形成。
但这种改善效果磷渣、钢渣比萤石、铁粉配料更为显著。 一方面是由于磷渣、钢渣中含有的一些组分如F-、P2O5、FeO、MgO等在熟料的烧成过程中起到助熔作用,使液相出现温度降低,液相量增加,液相粘度降低,使离子在液相中的扩散速度加快。 另一方面,用磷渣配料后生料中粘土及石灰石用量分别降低3.4%和2.8%,这样减少了水泥熟料烧成中粘土脱水、CaCO3分解等需用的热。 同时,磷渣中的CaSiO3、钢渣中的C2S还能起到晶核的作用,加快C3S的形成,降低烧成熟料的fCaO,使熟料的强度提高。
采用磷渣、钢渣配料后,熟料烧成热耗从4590kJ/kg降至4020kJ/kg,下降了12.4%;熟料3d、28d平均抗压强度分别增长3.3 MPa和4.4 MPa。 工业生产的道路硅酸盐水泥熟料的物理和化学性能见表4、5。 用磷渣、钢渣配料生料成本降低约7.5元/t,如水泥厂年耗生料量6.68万t,则全年可降低成本近50万元。
这样,磷渣、钢渣代替萤石、铁粉配料生产道路硅酸盐水泥每年共新增经济效益90余万元。 如水泥厂每年生产道路硅酸盐水泥5.3万t,则每年可利用磷渣和钢渣1.43万t,并且不会再造成二次污染。 由于用磷渣、钢渣配料,可使生料中粘土和石灰石的用量分别减少3.4%和2.8%,这样每年可节约粘土2271t,石灰石1870t(按年耗6.68万t生料计)。 4 结束语 1)磷渣、钢渣配料生产道路硅酸盐水泥熟料的作用效果优于萤石、铁粉配料。 另外,由于萤石、铁粉在生料中掺量少,对均化要求高,生产上不易控制,而磷渣、钢渣在生料中掺量较大,生产容易控制,因此更适宜于中小水泥厂生产道路硅酸盐水泥。
2)磷渣、钢渣中含有的F-、P2O5、FeO、MgO等成分使熟料烧成过程中液相出现温度降低,液相性质得到改善,从而加速了离子的扩散速度,为磷渣和钢渣中的CaSiO3和C2S迅速与CaO反应形成C3S创造了有利条件,从而加速熟料矿物的形成。 可使立窑台时产量提高,熟料烧成热耗降低,熟料强度提高。 3)萤石在煅烧过程中可产生HF,对大气造成污染。 用磷渣、钢渣取代萤石配料可减轻环境污染,大量利用工业废渣,变废为宝,减少粘土和石灰石的用量,节约资源,其经济和社会效益显著。 回收使用二次能源等先进工艺,降低了水泥生产的熟料热耗。
我厂通过降低预热器出口温度,提高二、三次风温度,减少漏风,减少过剩空气量,降低熟料热耗。 利废提产优化配料方案,废弃物再利用既提高了熟料产量又降低了熟料能耗。 淘汰落后的生产方式,采用先进的新型干法生产工艺与设备是水泥熟料生产节能降耗的根本措施。
易磨性好的生料,则热耗低,而易烧性差的生料,颗粒粗时则热耗增大,以要生料的颗粒细度。