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        鈣硅渣煅燒水泥熟料中試試驗(yàn)研究

        2014-02-08 04:18:00趙林茂李寶才
        四川水泥 2014年2期
        關(guān)鍵詞:成份回轉(zhuǎn)窯熟料

        趙林茂 李寶才 李 旺

        (內(nèi)蒙古蒙西水泥股份有限公司, 鄂爾多斯 016014)

        我國(guó)是世界主要產(chǎn)煤國(guó)之一,煤炭是我國(guó)當(dāng)前和今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的主要能源。煤炭發(fā)電必然產(chǎn)生大量的粉煤灰,不僅占用土地、污染環(huán)境,而且粉煤灰中少量的重金屬元素、有毒物質(zhì)、放射性物質(zhì)通過(guò)污染空氣、水體、土壤及農(nóng)作物后進(jìn)入人體,則會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生巨大影響[1]。

        由于特殊的成礦背景,在我國(guó)內(nèi)蒙古中西部的鄂爾多斯的煤層中賦存大量含鋁礦物,其氧化鋁含量達(dá)到9%~13%,比其他地區(qū)的煤炭資源中氧化鋁含量高出6~10個(gè)百分點(diǎn),這種高鋁煤炭用于發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰稱為高鋁粉煤灰,其氧化鋁含量可達(dá)40%~50%,是一種典型的含鋁非鋁土礦資源,長(zhǎng)期以來(lái),高鋁煤炭發(fā)電后產(chǎn)生的高鋁粉煤灰綜合利用受到了國(guó)家及地方政府的高度重視,將其用作建筑材料、改善農(nóng)田、筑路等領(lǐng)域的研究取得了較大成績(jī)[2],但這些領(lǐng)域?qū)Ψ勖夯业木C合利用不僅數(shù)量小,而且也是初級(jí)利用,粉煤灰中價(jià)值含量高的氧化鋁和一些稀有元素沒(méi)有得到有效利用。

        內(nèi)蒙古大唐再生資源公司就是利用當(dāng)?shù)仉姀S排出的高鋁粉煤灰采用預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法,有效地從高鋁粉煤灰中提取出了氧化鋁,但該工藝提取1噸氧化鋁后將產(chǎn)生3噸左右的副產(chǎn)品鈣硅渣,這么多鈣硅渣能否有效利用于水泥熟料煅燒,這是需要研究的課題,也是實(shí)現(xiàn)有效利用高鋁粉煤灰,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié),大唐再生資源與蒙西水泥合作,在公司水泥熟料煅燒中試線進(jìn)行了鈣硅渣煅燒水泥熟料的中試試驗(yàn)。

        1 試驗(yàn)方案

        鈣硅渣主要成份為硅酸二鈣,顏色為米黃且略帶紅色,有時(shí)由于堿含量高而容易結(jié)塊,根據(jù)試驗(yàn)室對(duì)提取完氧化鋁后鈣硅渣煅燒水泥熟料的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果和鈣硅渣成份分析,初步確定中試試驗(yàn)用30%的鈣硅渣替代石灰石在中試試驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯中煅燒水泥熟料,在不同飽和比和煅燒溫度情況下進(jìn)行試驗(yàn),以確定鈣硅渣煅燒水泥熟料的可行性,為鈣硅渣工業(yè)化煅燒水泥熟料提供切實(shí)可行方案。

        由于鈣硅渣中氧化鋁含量較高,已達(dá)到了配料要求,因此配料原料中無(wú)鋁質(zhì)原料,用柴油煅燒不考慮燃料灰分對(duì)配料的影響,其它試驗(yàn)用原材料包括石灰石、鐵礦石粉末、硅廢石均采用公司生產(chǎn)水泥熟料用原材料, 鈣硅渣由大唐再生資源公司提供,其原料成份分析見(jiàn)表1、試驗(yàn)配料方案見(jiàn)表2、生料成份分析見(jiàn)表3。

        表1 試驗(yàn)用原材料分析 %

        表2 試驗(yàn)配料方案

        表3 試驗(yàn)配料生料成份分析 %

        2 中試試驗(yàn)設(shè)備及工藝

        該中試試驗(yàn)所用設(shè)備主要參數(shù):回轉(zhuǎn)窯Ф1.0×6.0m,轉(zhuǎn)數(shù):0~10轉(zhuǎn)/小時(shí);窯尾排風(fēng)機(jī)風(fēng)量:6000m3/h;喂料量:0~10kg;噴油量:0~30L/h,其工藝流程見(jiàn)圖1。

        圖1 中試試驗(yàn)工藝流程

        3 試驗(yàn)過(guò)程

        3.1 中試試驗(yàn)調(diào)節(jié)參數(shù)

        中試試驗(yàn)小回轉(zhuǎn)窯主要參數(shù)調(diào)節(jié)見(jiàn)表4。

        表4 中試試驗(yàn)主要參數(shù)調(diào)節(jié)表

        3.2 中試實(shí)驗(yàn)煅燒過(guò)程及現(xiàn)象

        方案一:

        (1)煅燒過(guò)程中油槍霧化效果較差,滴油現(xiàn)象嚴(yán)重,柴油不完全燃燒、煙囪冒黑煙。

        (2)點(diǎn)火升溫8小時(shí),窯內(nèi)火焰顏色仍為桔黃色、火焰集中度不高;此時(shí)窯速2.5轉(zhuǎn)/分鐘,窯尾開(kāi)始喂料,喂料量為8kg/h。

        (3)投料后,將柴油噴入量調(diào)整為11L/h,將窯尾排風(fēng)機(jī)風(fēng)門調(diào)整為80%,小回轉(zhuǎn)窯窯溫不但沒(méi)有預(yù)期的起火燃燒溫度,反而在控制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)火力不集中,強(qiáng)度明顯不夠。

        (4)當(dāng)生料黑影到達(dá)燒成帶時(shí),窯皮顏色逐漸發(fā)暗,窯溫開(kāi)始下降。

        (5)出窯熟料顏色灰白手感較輕,明顯屬于欠燒熟料。

        方案二:

        (1)根據(jù)方案一在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,對(duì)噴油槍進(jìn)行了更換,油槍霧化效果明顯好轉(zhuǎn),幾乎沒(méi)有滴油現(xiàn)象,煅燒過(guò)程中也無(wú)黑煙冒出,柴油基本燃盡。

        (2)在升溫過(guò)程中逐漸增加柴油量,點(diǎn)火升溫8小時(shí),窯皮溫度逐漸發(fā)白發(fā)亮,窯內(nèi)火焰顏色由淺黃色逐步過(guò)渡為白亮色,窯筒體表面溫度均勻,達(dá)到了230~280℃,此時(shí)開(kāi)始投料,喂料量為10kg/h,投料后將柴油噴入量調(diào)整為15L/h,將窯尾排風(fēng)機(jī)風(fēng)門調(diào)整為95%。

        (3)當(dāng)生料黑影進(jìn)入到燒成帶,窯皮顏色更加發(fā)亮,煅燒溫度好。

        (4)煅燒過(guò)程中火焰集中,窯前的狀況較為清亮,但少有飛砂現(xiàn)象。

        (5)出窯熟料顏色烏黑色但略帶黃色,打開(kāi)后出現(xiàn)結(jié)晶體手感較重。

        方案三:

        煅燒情況基本與方案二的情況一致,但加強(qiáng)柴油的微調(diào),使其更加完全燃燒,投料后將窯尾排風(fēng)機(jī)風(fēng)門加大到98%,噴油量調(diào)整為16L/h,喂料量10kg/h,出窯熟料顏色烏黑,打開(kāi)后斷面有晶體感手感較重,從熟料的顏色和結(jié)粒情況看,此時(shí)中試試驗(yàn)煅燒出的水泥熟料與公司大型回轉(zhuǎn)窯煅燒熟料一樣,屬于正常生產(chǎn)熟料。

        4 試驗(yàn)結(jié)果

        對(duì)中試試驗(yàn)用30%鈣硅渣生產(chǎn)出的普通硅酸鹽水泥熟料,在公司中心化驗(yàn)室進(jìn)行,其成份分析見(jiàn)表5,物理性能檢測(cè)見(jiàn)表6 。

        表5 中試試驗(yàn)熟料成份分析 %

        表6 中試試驗(yàn)熟料物理檢驗(yàn)

        5 結(jié) 論

        從以上的中試試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,在高鋁粉煤灰采用預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法提取氧化鋁后的副產(chǎn)品鈣硅渣作原料煅燒普通硅酸鹽水泥熟料的中試試驗(yàn)中,當(dāng)原料配料鈣硅渣添加量為30%、煅燒溫度適宜的情況下,完全可以部分代替石灰石生產(chǎn)出成份合理、物理性能合格的水泥熟料[3],為鈣硅渣用于煅燒水泥熟料規(guī)?;a(chǎn)、為粉煤灰綜合利用提供了有力的技術(shù)支持,而且用鈣硅渣代替石灰石煅燒水泥熟料,不但使氧化鋁生產(chǎn)后的鈣硅渣得到綜合利用,而且節(jié)約了寶貴石灰石資源、提高了石灰石的循環(huán)利用效率,在水泥、氧化鋁行業(yè)日益激烈競(jìng)爭(zhēng)的今天,為企業(yè)節(jié)能降耗,提供了更大的利潤(rùn)空間。

        [1]周海龍等.從粉煤灰中提取氧化鋁的試驗(yàn)研究[J].輕金屬.1994(8):19-21.

        [2]內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市高鋁粉煤灰資源綜合利用發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年).中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院.2011年8月.

        [3]Grzymek J,prof.Grzymek’s self-disintegration method for the complex manufacture of Aluminium oxide and Portland cement[J].Light Metals,1976 (2):29-39.

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