粉煤灰加砂頁巖代替粘土配料

1、前言
　　江蘇巨龍水泥集團(tuán)日產(chǎn)3500噸水泥熟料生產(chǎn)線生料配料原采用石灰石、粘土、鐵粉三組份配料?，F(xiàn)有粘土資源原設(shè)計(jì)按照日產(chǎn)3000噸水泥熟料只能使用9.9年，85年底開始試生產(chǎn)至1998年已有十幾年，因此粘土資源已近枯竭，后備資源土層薄，開采面積大，多屬優(yōu)良農(nóng)田，且開采使用需占用大面積土地，故工廠通過調(diào)研決定采用電廠排放的廢料粉煤灰加上附近荒山坡嶺上開采的砂頁巖代替粘土配料。根據(jù)工廠多年來的調(diào)研、取樣分析及實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)研究，取得了良好的效果。同時(shí)采用粉煤灰和砂頁巖替代粘土配料，也可以降低水泥熟料中堿含量，使工廠具備生產(chǎn)低堿優(yōu)質(zhì)水泥的條件，滿足國內(nèi)外大工程對(duì)低堿水泥的需求，增加了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此項(xiàng)目經(jīng)過兩年的調(diào)研論證，1998年進(jìn)行方案優(yōu)化和工程設(shè)計(jì)，99年經(jīng)過土建施工、安裝調(diào)試，10月8日試生產(chǎn)一次成功，至今運(yùn)行一直比較穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確，取得了很好的使用效果。
2、技術(shù)方案
2.1 原料成份
粉煤灰:
燒失量3.70 SiO2 47.57 Al2O3 28.14 Fe2O3 8.95 CaO 4.18 MgO 0.52 K2O 1.13
Na2O 0.21 SO3 0.50 Cl- 0.01 總和 94.91 硅酸率1.28 硅鋁比 1.69
砂頁巖:
燒失量2.72 SiO2 89.59 Al2O3 2.82 Fe2O3 1.67 CaO 1.77 MgO 0.74
K2O 0.36 Na2O 0.06 SO3 0.07 Cl- 0.015
總和 99.81 硅酸率 19.95 硅鋁比 31.77
2.2 原料配比
石灰石82.12 砂頁巖9.04 鐵粉1.62 粉煤灰7.21
2.3 生料化學(xué)成份及率值
燒失量 3.70 SiO2 47.57 Al2O3 28.14 Fe2O3 8.95
CaO 4.18 MgO 0.52 K2O 1.13 Na2O 0.21 SO3 0.50Cl- 0.01 總和 94.91
2.4 配料方案的確定
　　對(duì)采用石灰石、粉煤灰、砂頁巖和鐵粉四組份配料代替現(xiàn)粘土配料方案1991年就委托武漢工業(yè)大學(xué)北京研究生部做過試驗(yàn)研究。砂頁巖以石英晶體為主要物相，也含有一些活性較高的膠結(jié)物質(zhì)，粉煤灰以鋁硅酸鹽玻璃體為主，且含有多種微量組份，在化學(xué)性能上兩者可以用代替粘土。而且由粘土、砂頁巖、粉煤灰不同相合后配比與石灰石、鐵粉組合生料，也有較好的易燒性，可以進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。但巨龍集團(tuán)原有尖山砂頁巖礦一方面堿含量較高，無法生產(chǎn)低堿水泥；另一方面質(zhì)地堅(jiān)硬，易磨性較差，嚴(yán)重影響破碎機(jī)錘頭壽命和生料磨機(jī)產(chǎn)量。離廠較遠(yuǎn)一些的江莊砂頁巖礦SiO2含量高且堿含量低，可以生產(chǎn)低堿水泥，因此我們決定采用江莊砂頁巖礦。粉煤灰徐州發(fā)電廠有干排粉煤灰和濕排粉煤灰，濕排粉煤灰因水分高，處理工藝比較復(fù)雜，綜合經(jīng)濟(jì)比較還是干排粉煤灰好，決定采用干排粉煤灰。
3、工藝流程
　　粉煤灰由徐州發(fā)電廠用散裝車送到廠，用空壓機(jī)加壓送到新建的多布流均勻化庫里，均化后的粉煤灰經(jīng)過氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門，由氣動(dòng)斜槽、提升機(jī)送到一個(gè)計(jì)量小倉，下設(shè)德國申克公司的科利澳利秤，計(jì)量后粉煤灰經(jīng)氣動(dòng)斜槽和出磨生料直接混合，然后由氣力提升泵送到均化庫。砂頁巖開采后用汽車運(yùn)到破碎機(jī)站，由皮帶輸送到預(yù)均化庫，經(jīng)取料機(jī)取料由皮帶輸送到配料倉，下設(shè)皮帶秤與石灰石、鐵粉等一起配制入磨生料。
4、主要技術(shù)內(nèi)容
4.1 干粉煤灰和出磨生料直接混合，減輕生料磨機(jī)負(fù)荷，同時(shí)提高了生料產(chǎn)量，降低生料電耗，開創(chuàng)了國內(nèi)水泥生產(chǎn)利用干粉煤的新途徑。
4.2 采用多股流均化庫
　　該庫兼具氣力輸送、重力均化和物料貯多多種功能，較好解決了粉煤灰的傳送、均化和貯存等問題，物料均化系數(shù)H=8。
4.3 采用高精度計(jì)量秤
　　該系統(tǒng)粉煤灰的計(jì)量喂料采用德國申克公司提供的科利澳利秤，測(cè)量原理利用科利澳利力（慣性力）測(cè)量粉狀物料，該力作用在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中從內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量粒子上，通過一個(gè)以恒角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)測(cè)量轉(zhuǎn)盤上的散粒狀物料在徑向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的大小計(jì)量。
4.4 采用先進(jìn)的取樣分析系統(tǒng)
　　粉煤灰通過計(jì)量輸送與出磨生料（石灰石、鐵粉、砂頁巖）混合后由氣力提升泵提升入庫頂，在庫頂設(shè)置入庫前的采樣點(diǎn)，由連續(xù)攪拌式取樣器采樣，采樣后經(jīng)過下面的攪拌器攪拌，再進(jìn)行取樣，保證了限樣代表性。再用熒光分析儀分析。
4.5 采用高效氣箱脈沖袋收塵器
　　粉煤灰儲(chǔ)存、流化、計(jì)量與輸送系統(tǒng)的收塵采用引進(jìn)美國富樂技術(shù)生產(chǎn)的高效氣箱脈沖袋收塵器，排放濃度＜50mg/Nm3。
5、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
5.1 經(jīng)濟(jì)效益
5.1.1 生產(chǎn)成本降低
　　通過測(cè)算生產(chǎn)成本發(fā)生變化，和重新購買泥土資源相比，生料的生產(chǎn)成本每噸可降低2.16元，如果每年按生產(chǎn)100萬噸熟料計(jì)算，需生料量為160萬噸，每年可降低成本160×2.16=345.6萬元。
5.1.2 改善水泥品種所增加效益
　　粉煤灰和砂頁巖替代粘土配料后可生產(chǎn)低堿水泥，低堿水泥銷售價(jià)格比一般水泥可平均提高10元/噸以上，一年生產(chǎn)低堿水泥根據(jù)市場(chǎng)需求按10萬噸計(jì)算，可增加收入100萬元。
5.1.3 利用粉煤灰作為生產(chǎn)原料，再加上水泥混合材用粉煤灰，粉煤灰用量可超過30%，還可以享受國家關(guān)于利用工業(yè)廢料的優(yōu)惠政策。
5.1.4 下表是1998年到2000年上半年原料配比情況及熟料質(zhì)量和熟料中堿變化情況。巨龍集團(tuán)粘土礦硅低堿高，用粘土配料硅酸率提不上去，熟料質(zhì)量一直在60MPa以下；98年底開始用一部分砂頁巖代替粘土，把硅酸率提高到2.5-2.6，但熟料質(zhì)量提高和堿含量降低的幅度都不大；使用砂巖頁和粉煤灰代替粘土配料后，堿含量大幅度降低，因而改善了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒成帶的煅燒制度，促進(jìn)了熟料質(zhì)量的提高，熟料標(biāo)號(hào)從60.62MPa提高到65.72MPa。

時(shí)間1998年1-6月 (原料配比)石灰石83.5% 粘土14.5% 粉煤灰 0 砂頁巖 0 鐵粉 2%
(熟料率值)KH 0.891 SM 2.32 IM 1.87
(熟料強(qiáng)度)28天抗折 9.4 28天抗壓 60.62
熟料中堿含量 0.89
時(shí)間1999年1-6月 (原料配比)石灰石84.0% 粘土11.5% 粉煤灰 0 砂頁巖 2% 鐵粉 2.5%
(熟料率值)KH 0.889 SM 2.52 IM 1.55
(熟料強(qiáng)度)28天抗折 9.2 28天抗壓 61.37
熟料中堿含量 0.87
時(shí)間2000年1-6月 (原料配比)石灰石84.5% 粘土3.3% 粉煤灰 3% 砂頁巖 5.4% 鐵粉 3.8%
(熟料率值)KH 0.893 SM 2.51 IM 1.54
(熟料強(qiáng)度)28天抗折 9.4 28天抗壓 65.72
熟料中堿含量 0.65
　　注：1998年下半年開始摻加砂頁巖提高硅酸率，以提高熟料標(biāo)號(hào)。1999年10月8日開始使用粉煤灰和砂頁巖代替部分粘土配料，因此取這三年上半年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在此期間也試驗(yàn)過使用粉煤灰和砂頁巖全部代替粘土，可把堿含量降低到低堿水泥的標(biāo)準(zhǔn)。
5.2 社會(huì)效益綜述
　　采用砂頁巖、粉煤灰替代粘土配料，完全可以解決巨龍水泥集團(tuán)粘土資源枯竭的危機(jī)，更主要的是少侵占農(nóng)田，符合國家的有關(guān)土地政策。徐州發(fā)電廠每年約100萬噸粉煤灰的排出量，擠占耕地，污染環(huán)境，巨龍集團(tuán)利用工業(yè)廢料生產(chǎn)水泥，盡量使廢料少擠占耕地，減少了環(huán)境污染，為人類創(chuàng)造更好的生產(chǎn)空間。
6、結(jié)論
6.1 采用砂頁巖和粉煤灰替代粘土配料即解決了巨龍集團(tuán)的粘土資源枯竭危機(jī)，又每年為工廠增加收益445.6萬元，節(jié)約土地征用和勘探費(fèi)用1000多萬元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
6.2 利用砂頁巖和粉煤灰替代粘土配料還可以降低熟料中的堿含量，生產(chǎn)低堿水泥，改善水泥使用性能，強(qiáng)化品牌形象，擴(kuò)大水泥銷路，滿足周圍市場(chǎng)對(duì)低堿水泥的需求。
6.3 利用砂巖和粉煤灰替采粘土配料節(jié)省了大量良田，并回收了大量發(fā)電廠廢料粉煤灰，社會(huì)效果顯著。
6.4 此項(xiàng)工程投入使用運(yùn)行穩(wěn)定可靠，計(jì)量準(zhǔn)確，尤其是粉煤灰直接與出磨生料混合，減少了生料磨機(jī)的負(fù)荷，降低了電耗，被證明是水泥企業(yè)原料用粉煤灰較好的工藝途徑。