戴昌軍

摘要：目前，大部分水泥生產(chǎn)企業(yè)主要使用粒狀高爐礦渣生產(chǎn)水泥，但在水泥生產(chǎn)銷售高峰期，高爐礦渣粒度價(jià)格也在不斷上漲，導(dǎo)致水泥生產(chǎn)成本上升，不同程度地降低了生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為了降低水泥生產(chǎn)成本，我們使用蒸汽機(jī)車排出的煤灰渣作為水泥外加劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究工作，并進(jìn)一步分析了煤炭的使用質(zhì)量和效益灰渣生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥。

關(guān)鍵詞：煤灰渣；普通硅酸鹽水泥；效益

煤灰渣是工業(yè)廢棄物，堆放占用大量的場(chǎng)地，并污染環(huán)境。綜合利用這些廢渣生產(chǎn)水泥，不僅有利于減少污染、減少礦物資源開采量、保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)、還能降低水泥生產(chǎn)成本、提高水泥質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。我們同某水泥廠合作，在兩臺(tái)機(jī)立窯上分別利用硅錳渣、鎳渣、煤矸石配料燒成熟料，煤灰渣作混合材生產(chǎn)普硅水泥，取得了良好的效果。

1、煤灰渣硅酸鹽水泥應(yīng)用現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)工業(yè)建筑用建筑材料的性能要求越來(lái)越高，重視工業(yè)廢渣的開發(fā)利用變得越來(lái)越重要。目前，我國(guó)煤灰渣的排放對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。它主要是一種固體工業(yè)廢棄物，其排放量相對(duì)較大，來(lái)自火力發(fā)電廠。年平均排放量約為5.6億噸。為了減少煤灰渣對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)煤灰渣的特性進(jìn)行了研究和分析。有關(guān)人員發(fā)現(xiàn)，將煤灰渣作為混凝土加入，可以有效提高混凝土的包裝性，減少用水量。加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性，在輕骨料混凝土的制備過(guò)程中加入一定量的煤灰渣不僅可以改善混凝土的各種性能，而且可以解決煤灰渣造成的環(huán)境污染。本文對(duì)不同含量的煤灰渣輕骨料混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)，找出了煤灰渣摻入后的最佳混凝土性能，分析其特性，并提出了一些改進(jìn)措施和方法。具體有很大的幫助。

我國(guó)從1956年開始研制硅酸鹽水泥，至今已經(jīng)有五十多年的發(fā)展歷史了，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，且應(yīng)用也非常廣泛，在各大鋼廠、陶瓷廠以及建筑加工廠都有廣泛的使用。用硅酸鹽水泥配制的硅酸鹽水泥混凝土有著優(yōu)越的物理和化學(xué)性能，質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、功能廣泛等特點(diǎn)使它的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。據(jù)相關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年我國(guó)硅酸鹽水泥混凝土建筑的工業(yè)和民用建筑面積大1031萬(wàn)多平米，其使用十分廣泛，且建筑質(zhì)量非常好。但是隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，硅酸鹽水泥混凝土的各項(xiàng)性能不再滿足人們建設(shè)的需求，所以需要對(duì)其性能進(jìn)行改進(jìn)和重新配制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，在硅酸鹽水泥混凝土中加入一定量的煤灰渣可以提高其力學(xué)性能，所以說(shuō)加強(qiáng)對(duì)硅酸鹽水泥混凝土的研究刻不容緩。

2、原材料化學(xué)成分和配料方案

2.1原材料化學(xué)成分

煤灰渣是一種含硅鋁化合物的人工類火山灰質(zhì)混合材，由干煤灰渣內(nèi)部有很多空隙，使熟料中的fCaO水化形成Ca（OH）2，，體積有膨脹余地，能夠消除水泥中fCao的破壞作用。利用煤灰渣代替等量?；郀t礦渣后，不僅從可比材料價(jià)值方面降低單項(xiàng)成本，而且所生產(chǎn)的普通水泥的力學(xué)強(qiáng)度亦有不同程度的提高。由于煤灰渣的比重和容重均較低，而且具有較大的標(biāo)準(zhǔn)稠度和具有火山灰的性質(zhì)，所以水泥的比重隨著煤灰渣摻量的增加而減小，標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間相比增大和延長(zhǎng)。

2.2配料方案

該廠原來(lái)使用石灰石、鎳渣、粘土、無(wú)煙煤、氟硫復(fù)合礦化劑配料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥。為了進(jìn)一步降低成本，同時(shí)創(chuàng)造條件爭(zhēng)取享受國(guó)家有關(guān)資源綜合利用的優(yōu)惠政策可以減免稅金，增強(qiáng)企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，使用石灰石、硅錳渣、鎳渣、煤矸石、無(wú)煙煤進(jìn)行配料生產(chǎn)熟料，將煤灰渣作為混合材生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥。

煤矸石是煤礦煤層中的伴生礦物。它在采煤過(guò)程中產(chǎn)生并作為廢物匯集在一起。另外，在生產(chǎn)過(guò)程中煤炭使用者，如焦化廠和洗煤廠的廢棄物，占據(jù)了很大的空間，堆放和處理、污染環(huán)境成為公共危害。然而，從礦物學(xué)角度來(lái)看，煤矸石含有高Al2O3，中等量的SiO2和少量的碳。這是一種用于煅燒水泥的優(yōu)質(zhì)粘土材料。在煅燒期間，高嶺石分解可提供活性。非常好的Al2O3和SiO2有利于水泥礦物的形成；煤矸石熱量約8300kg/kg，可節(jié)約燃煤、降低成本。

3、煤灰渣生產(chǎn)普通水泥的特點(diǎn)及效益分析

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量為100824.2萬(wàn)噸，居世界前列。然而，中國(guó)煤炭燃燒對(duì)煤灰渣造成的環(huán)境影響也是世界上最高的。煤灰渣主要是一種固體工業(yè)廢棄物，火電廠排放量較大。煤灰渣會(huì)增加空氣懸浮顆粒物濃度，對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，對(duì)地表水和底部造成嚴(yán)重污染。因此，據(jù)說(shuō)煤灰渣的處理是中國(guó)最迫切的問題。通過(guò)有關(guān)部門的研究，煤灰渣可以改善硅酸鹽水泥混凝土的力學(xué)性能。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。它可以在減少環(huán)境污染的情況下提高混凝土的性能。這一發(fā)現(xiàn)無(wú)疑是對(duì)具體發(fā)展的貢獻(xiàn)，分析不同煤灰渣摻入量的硅酸鹽水泥混凝土的強(qiáng)度。

多數(shù)水泥生產(chǎn)廠家用?；郀t礦渣生產(chǎn)普通水泥，但就目前礦渣的價(jià)格，烘干后其成本約在135元八左右，而煤灰渣價(jià)格只有5元八左右，兩種材料差價(jià)在130元左右，相比之下，以煤灰渣代替等量的?；郀t礦渣生產(chǎn)普通水泥，其潛在的效益是巨大的。以一個(gè)年產(chǎn)5萬(wàn)噸普通水泥企業(yè)為例，以平均比例10%煤灰渣代替等量粒化高爐礦渣，每年可使用煤抓渣.05萬(wàn)噸（代替礦渣用量0.5萬(wàn)噸）年生產(chǎn)總成本降低65萬(wàn)元，即每生產(chǎn)一噸水泥成本降低13元。

4、關(guān)鍵工藝措施

4.1嚴(yán)格控制生料細(xì)度

原料細(xì)度需要更精細(xì)，并且可以增加反應(yīng)體系的比表面積和表面能。它有利于分子在反應(yīng)系統(tǒng)中的遷移并與合成礦物發(fā)生碰撞。該植物的原始粗材料是粗糙的，<0.08篩余量少于8%，并且0.2篩篩網(wǎng)未被控制。放大后，觀察到0.08目的細(xì)濾渣，主要是白色石灰石顆粒和黑鎳渣顆粒，這部分石灰石顆粒較大，分解形成的CaO團(tuán)簇難以分散并與其他分子遷移形成礦物。剩余部分以fCaO的形式存在于熟料中，這減少了反應(yīng)中涉及的CaO的量。類似地，過(guò)大的鎳渣顆粒不能分散和遷移，并且局部形成鐵含量高的鐵水孔。熟料中灰白色的點(diǎn)是由局部還原氣氛引起的高鐵相物質(zhì)，甚至是FeO或Fe。

4.2提高成球質(zhì)量

每個(gè)人都認(rèn)識(shí)到煅燒小球的好處。關(guān)鍵是要采取有效措施確保這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施。通過(guò)計(jì)算，我們可以看到顆粒的大小和體積效應(yīng)?？梢钥闯?，隨著丸粒直徑的增加，體積增加數(shù)倍。根據(jù)燒結(jié)過(guò)程的傳質(zhì)機(jī)理，燃燒這些顆粒所需的時(shí)間顯著增加。容易形成燃燒不良的材料；隨著球團(tuán)尺寸的增加可能導(dǎo)致中心氧化氣氛不足，還原殼材料的形成以及熟料后期強(qiáng)度降低，根據(jù)我們的試驗(yàn)，28d的抗壓強(qiáng)度降低了約5MPa。有必要建立嚴(yán)格的崗位責(zé)任制度，在維持球板時(shí)將粒徑為5mm-10mm的顆粒增加到80%以上，并為煅燒操作創(chuàng)造條件。

4.3加強(qiáng)立窯煅燒操作

該配料方案所使用的原料中硅錳渣、鎳渣含有大量的低價(jià)態(tài)金屬氧化物，原料分析其燒失量是負(fù)值，能夠降低系統(tǒng)的低共熔點(diǎn)，降低高溫熔體的粘度，能夠促進(jìn)礦物的形成。但是要求加強(qiáng)煅燒操作，必須保證物料在充分的氧化氣氛中燒成，否則熟料強(qiáng)度急劇下降，安定性不合格。因此要求機(jī)立窯全風(fēng)操作，快燒急冷；采取這些措施后燒出的熟料結(jié)塊好散料少，外觀呈深黑色塊狀并且無(wú)死燒料。

5、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用煤灰渣代替礦渣生產(chǎn)普通水泥從工藝上是可行的，水泥性能可靠，同時(shí)企業(yè)可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。其次，當(dāng)采用煤灰渣做混合材時(shí)，生產(chǎn)普通24水泥摻量要蕊12%，生產(chǎn)復(fù)合水泥摻量要20%為宜。最后要加強(qiáng)進(jìn)廠煤灰渣的均化，以利提高水泥強(qiáng)度的均勻性。

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