利用電石工業(yè)廢渣與風(fēng)積沙生產(chǎn)生態(tài)水泥

我公司是電石生產(chǎn)及深加工的大型企業(yè)，擁有國(guó)內(nèi)最大的電石氮化爐生產(chǎn)線(xiàn)。公司每年需排放工業(yè)廢渣超過(guò)10萬(wàn)t，不但給周邊地區(qū)造成污染，而且每年還要付出上百萬(wàn)元治污費(fèi)。如何使這些廢渣無(wú)害化和資源化，以保證企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，一直是公司急需解決的課題。在大量研究國(guó)內(nèi)外資料后我們認(rèn)為:用水泥回轉(zhuǎn)窯處理我廠廢渣是最理想的方案。首先是回轉(zhuǎn)窯焚燒溫度高，氣體及物料停留時(shí)間長(zhǎng)，窯內(nèi)高溫氣體湍流強(qiáng)烈，使廢棄物焚燒更徹底，沒(méi)有二次污染；其次是這些廢渣可用作水泥原料，碳質(zhì)部分可替代部分燃煤。2000年底，公司年產(chǎn)20萬(wàn)t生態(tài)水泥生產(chǎn)線(xiàn)建成投產(chǎn)，使我公司化工廢渣實(shí)現(xiàn)“零”排放。投產(chǎn)1年多，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著。2001年，該項(xiàng)目獲自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，最近被評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)。

1　我公司工業(yè)廢渣種類(lèi)及特點(diǎn)

1)廢石灰石。我公司有3座豎式連續(xù)混燒石灰窯，每天煅燒石灰石數(shù)百?lài)?。凡是直徑小?0mm的碎石或CaCO₃含量小于94%的石灰石都被剔除，稱(chēng)之為廢石灰石。

2)廢白灰。燒熟的白灰到達(dá)窯底后通過(guò)開(kāi)啟窯底轉(zhuǎn)盤(pán)和中間倉(cāng)落到鏈板機(jī)上(上有吸塵裝置)，將個(gè)別生燒、過(guò)燒塊選出，其余順皮帶機(jī)進(jìn)入滾齒破碎機(jī)被軋成45mm以下的碎塊。并進(jìn)入灰倉(cāng)上部滾動(dòng)篩，篩出粉狀灰。符合粒度的進(jìn)入電石白灰倉(cāng)，篩下部分貯于粉狀倉(cāng)。
　　

3)氰胺渣。其形成過(guò)程見(jiàn)圖1。氰胺渣呈黑色，細(xì)粉狀，主要成分是CaCO₃，還含有10%左右碳及少量氰胺殘留物。它是公司排放量最大，污染最嚴(yán)重的廢渣。但氰胺類(lèi)產(chǎn)品與劇毒的氰化物結(jié)構(gòu)及性質(zhì)完全不同，如氰胺化鈣是一種堿性氮肥。
　　

　　圖1　氰胺渣形成過(guò)程

　　由此看出，上述工業(yè)廢渣成分主要是CaCO₃、CaO等含鈣物質(zhì)。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中除使用了焦碳、氮?dú)饧吧倭课炇鞔呋瘎┩猓瑳](méi)有任何重金屬元素及放射性物質(zhì)混入。因此，用其作水泥原料是安全、可行的。廢渣化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2　原料配比及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

　　
2.1　原料配比
　　

用本廠廢渣作鈣質(zhì)原料，用廠區(qū)附近的風(fēng)積沙(是鄰近沙漠刮來(lái))作硅質(zhì)原料，鐵鋁不足部分用煤矸石、燃煤灰和鐵粉補(bǔ)充調(diào)整。其化學(xué)成分見(jiàn)表2。

　　通過(guò)試驗(yàn)，確定了熟料的率值:KH 0.90±0.02；n 2.1～2.4；P 1.2～1.4。
　　原料的配比方案:白生料漿與氰胺渣的干基比為65.04∶34.96，其中白生料漿的組成見(jiàn)表3。

2.2　生產(chǎn)工藝特點(diǎn)
　　在工藝方案的設(shè)計(jì)和選取上我們堅(jiān)持和突出4條原則:
　　1)原燃材料盡量多地使用本廠廢渣和廠外廢棄物，爭(zhēng)取使本廠廢渣實(shí)現(xiàn)“零”排放。
　　2)在處置使用廢渣、廢棄物中不產(chǎn)生二次污染。
　　3)整個(gè)生產(chǎn)工藝，尤其是本廠廢渣的使用必須是完全循環(huán)回收，盡量采用封閉系統(tǒng)。
　　4)保證所產(chǎn)水泥質(zhì)量，使其能用于各類(lèi)工程。
　　

圖2是我廠電石產(chǎn)品深加工聯(lián)產(chǎn)20萬(wàn)t生態(tài)水泥工藝流程示意圖，可以看出，石灰石、煤矸石經(jīng)粗碎后同風(fēng)積沙、鐵粉分別進(jìn)入原料倉(cāng)。廢白灰從粉狀倉(cāng)直接配料進(jìn)磨，避免了露天堆放和作業(yè)揚(yáng)灰問(wèn)題。氰胺渣不用細(xì)磨，只須在淘砂池淘去濾砂，經(jīng)管道泵打入料漿庫(kù)即可。濾砂是一種特制的石灰石質(zhì)砂，粒度在0.2～4mm之間，用它過(guò)濾，可以保證氰胺的純度。淘出粗砂再經(jīng)原料磨細(xì)磨，作為水泥原料?；剞D(zhuǎn)窯尾安裝了1臺(tái)電除塵器用于窯尾煙塵治理。采用輕度富氧氣氛燒成，減少了CO的生成，使有害物分解更完全。
　　

3　熟料及水泥的物化性能

　　熟料的化學(xué)成分、率值及礦物組成見(jiàn)表4；水泥及熟料物理性能見(jiàn)表5。

4　污染物檢測(cè)

　　
4.1　對(duì)水泥產(chǎn)品檢測(cè)
　　

在高溫、富氧燒制過(guò)程中，氰胺渣內(nèi)殘余碳及氰胺類(lèi)物質(zhì)均已燃燒或分解。自治區(qū)環(huán)保局、建材質(zhì)檢站、化工產(chǎn)品質(zhì)檢站以及國(guó)家建筑材料工業(yè)放射性監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心都對(duì)大榮牌生態(tài)水泥進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果是:
　　

1)水泥中沒(méi)有重金屬及氰胺化物檢出。
　　

2)所送樣品檢驗(yàn)結(jié)果符合GB6763-2000<建筑材料產(chǎn)品及建材用工業(yè)廢渣放射性物質(zhì)控制要求>的要求。其使用范圍不受限制。
4.2　煙囪排放廢氣監(jiān)測(cè)
　　石嘴山市環(huán)保監(jiān)測(cè)站對(duì)煙囪排放的廢氣進(jìn)行了檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

5　結(jié)論

　　利用電石工業(yè)廢渣和風(fēng)積沙、煤矸石等廢棄物生產(chǎn)生態(tài)水泥在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在技術(shù)上是可行的。它成功地解決了困擾企業(yè)發(fā)展的污染問(wèn)題。既變廢為寶，充分利用了資源，又有效地保護(hù)了環(huán)境，保證了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。