鄭 波，王彬彬，劉小千，宋亞飛

（1.焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司，河南 焦作 454100；2.河南省建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心站有限公司，河南 鄭州450000）

0 前言

焦作煤業(yè)集團(tuán)在多年煤礦開采過程中，產(chǎn)生了大量的煤矸石，既無法銷售，又無法使用，常年堆積在礦區(qū)內(nèi)部，占據(jù)了大量的土地，消耗了大量的人力和物力，也存在很大的安全隱患。如何合理處置這些煤矸石，成為企業(yè)發(fā)展的一大難題。在此情況下，焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“我公司”）將焦作市數(shù)十年堆積的廢棄煤矸石進(jìn)行配料試驗(yàn)，受煤矸石化學(xué)成分及焦作當(dāng)?shù)卦疾牧腺|(zhì)量的限制，在煤矸石配料方面進(jìn)行了探索，取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 煤矸石化學(xué)成分分析

由于煤矸石產(chǎn)生的時(shí)間跨度大，堆積時(shí)間較長(zhǎng)，因此化學(xué)成分變化非常大，經(jīng)過多次取樣，煤矸石化學(xué)成分見表1。

表1 煤矸石化學(xué)成分分析 %

按照表1所示，煤矸石化學(xué)成分變化非常大，而且由于長(zhǎng)時(shí)間堆積，導(dǎo)致煤矸石粒度不一，這些對(duì)使用都會(huì)造成一定的困難。

2 煤矸石使用的前期工作

為更好的使用煤矸石，在使用之前，我公司對(duì)煤矸石進(jìn)行了破碎處理，其化學(xué)成分見表2。在處理過程中將前期檢驗(yàn)的化學(xué)成分差異較大的煤矸石進(jìn)行了一定程度的均化，確保處理過的煤矸石化學(xué)成分盡可能均勻穩(wěn)定。

表2 破碎處理后的煤矸石的化學(xué)成分分析 %

由表2看出，破碎過后的煤矸石雖然化學(xué)成分仍然有波動(dòng)，但是已經(jīng)基本上能滿足使用要求了。

3 煤矸石配料應(yīng)用

我公司生料采用三組份配料，分別是石灰石、河道淤沙、轉(zhuǎn)爐渣，其化學(xué)成分見表3。

表3 千業(yè)水泥公司原料化學(xué)成分分析 %

由于我公司原材料中MgO含量偏高，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，摸索出了高鐵低鋁的配料方案，熟料中Al2O3嚴(yán)格控制在4.8%以內(nèi)，否則生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)受到較大的影響。但由表2和表3的數(shù)據(jù)可以看出，我公司原材料中Al2O3的含量偏高，在保證熟料Al2O3的前提下，我公司進(jìn)行了配料方案的制定，初步將煤矸石的配比設(shè)定在1.5%（見表4）。

表4 使用煤矸石前后生料配比 %

對(duì)應(yīng)的熟料化學(xué)成分及物理性能分析見表5。由表5可以看出，煤矸石配比達(dá)到1.5%以后，熟料中Al2O3含量平均上升了0.1%，已經(jīng)接近4.8%，熟料的硅率（SM）有所下降，鋁率（IM）有所上升，但熟料強(qiáng)度變化不大。為了控制熟料Al2O3中含量，繼續(xù)提高煤矸石的配比，我公司在原有原材料的基礎(chǔ)上，對(duì)入窯煤質(zhì)進(jìn)行了調(diào)整，見表6。

表5 煤矸石配比1.5%時(shí)的熟料分析

表6 進(jìn)廠煤質(zhì)的工業(yè)分析變化

通過煤質(zhì)的調(diào)整，有效的控制了熟料Al2O3中的含量，為煤矸石的進(jìn)一步使用奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過一段時(shí)間的使用，我公司煤矸石配比提高到3%，具體熟料的化學(xué)分析和物理性能見表7。

由表7可以看出，煤矸石配比增加到3%以后，由于采取了相應(yīng)的措施，整體熟料質(zhì)量未發(fā)生大的變化，而且熟料強(qiáng)度較之前有了小幅度的上升。

4 總結(jié)

（1）煤矸石中雖然化學(xué)成分波動(dòng)較大，但是經(jīng)過前期處理以后，其易磨性和易燒性要優(yōu)于河道淤沙。這是因?yàn)楹拥烙偕硟?nèi)的SiO2為結(jié)晶硅，易磨性較差，而煤矸石內(nèi)的SiO2和軟質(zhì)砂巖的SiO2類似，因而其易磨性要好一點(diǎn)。再加上煤矸石本身具有約500×4.18kJ/kg的發(fā)熱量，對(duì)整個(gè)生料的易燒性方面有一定程度的改善。在使用煤矸石以后，我公司熟料飽和比控制比之前提高了0.02，熟料強(qiáng)度也有了一定程度的提高。

表7 煤矸石配比3%后熟料的成分分析

（2）由于煤矸石Al2O3含量在15%左右，再加上在煤矸石處理過程中噴水、整體粒度小于30mm，因此在使用過程中有可能會(huì)出現(xiàn)滯倉、堵料的情況，因此我公司在使用過程中特別規(guī)定配料站倉位需嚴(yán)格控制。

（3）煤矸石配比不建議過大，可以根據(jù)實(shí)際投料量進(jìn)行靈活調(diào)整。一方面由Al2O3含量過高，會(huì)對(duì)熟料三率值控制以及水泥性能帶來影響；另一方面使用煤矸石配料以后有可能會(huì)出現(xiàn)液相量過大、導(dǎo)致結(jié)皮量增多，出于系統(tǒng)（特別是預(yù)熱器）運(yùn)行安全考慮，建議配比不宜過大。在運(yùn)行過程中，需注意控制五級(jí)下料管溫度不超過910℃，預(yù)熱器崗位工加大預(yù)熱器系統(tǒng)的檢查及清掃頻次（五級(jí)和煙室每1h清理一次），預(yù)熱器旋風(fēng)筒出現(xiàn)負(fù)壓為零的情況要及時(shí)止料，防止出現(xiàn)堵料情況。

（4）我公司自4月開始使用煤矸石至今，已經(jīng)消耗煤矸石4萬多t，直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益超過10000萬元。而且盤活了大量的土地資源，社會(huì)效益也非常明顯。