電石渣干磨干燒生產(chǎn)水泥生料制備系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

　　1  前言

　　電石渣是煤化工行業(yè)用乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂或乙炔氣廠(chǎng)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，生產(chǎn)過(guò)程中以濕基排放，含水率在90～92%，經(jīng)濃縮后電石渣液含水80%左右，由廂式壓濾機(jī)壓濾排出濾餅顆粒間的微離水分，料餅的水分最好狀態(tài)可以達(dá)到25%，一般能保證在35%左右。電石渣中顆粒微細(xì)，（10～50）微米顆粒為80%以上，BT-9300激光粒度分布儀測(cè)定結(jié)果如下：電石渣的個(gè)數(shù)平均粒徑：1.89μm；重量平均粒徑：9.19μm；面積平均粒徑：5.75μm；中位粒徑：8.29μm；比表面積：947.32m2/kg。

　　從電石渣的顆粒性質(zhì)可以看出：電石渣不必經(jīng)過(guò)粉磨其粒度即可滿(mǎn)足水泥生產(chǎn)中生料細(xì)度的要求。電石渣的主要成分是Ca(OH)2，其CaO含量高達(dá)60%以上，是制造水泥熟料的優(yōu)質(zhì)鈣質(zhì)原料，配料時(shí)須采用SiO2含量較高的粘土或頁(yè)巖或砂巖或其它含硅原料。生產(chǎn)中采用電石渣、頁(yè)巖（粘土、砂巖）、硫酸渣配料，其需要研磨的物料約占24%左右，入磨物料綜合水分一般大于10%，要求生料制備系統(tǒng)烘干能力要強(qiáng)，而研磨的物料量非常少。

　　2  生料制備系統(tǒng)工藝方案的選擇

　　2.1 生料粉磨系統(tǒng)工藝方案的選擇

　　新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)的生料粉磨通常采用烘干兼粉磨系統(tǒng)，對(duì)于電石渣配料的生料，主要有立式磨系統(tǒng)和風(fēng)掃磨系統(tǒng)兩種工藝方案可供選擇。

　　立式磨是集破碎、粉磨、烘干、分級(jí)和氣力輸送于一體。入磨物料在磨輥的快速碾壓下，物料被研磨并且向磨盤(pán)邊沿風(fēng)環(huán)處拋灑，被70～90m/s的高速風(fēng)環(huán)氣流帶起，產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱交換，水分沒(méi)有來(lái)得及蒸發(fā)的大塊物料會(huì)再次沉落，反復(fù)帶起、沉落，充分進(jìn)行熱交換，高速氣流在磨腔內(nèi)流速很快降低，形成強(qiáng)烈的紊流場(chǎng)，特別適合于高濕原料的烘干[1]；粉狀物料隨氣流一起上升通過(guò)磨機(jī)上殼體進(jìn)入分離器的分級(jí)區(qū)，在分離器轉(zhuǎn)子葉片的作用下，其中的粗粉落回磨盤(pán)與新喂入的物料一起重新粉磨，合格的細(xì)粉隨氣流一起出磨，經(jīng)收塵器收集為成品，其工藝流程見(jiàn)圖1。生產(chǎn)中總結(jié)出如下方面的特點(diǎn)[2]：

　　1、入磨物料粒度大。入磨物料粒度可以達(dá)到輥徑的5%， 60mm塊狀物料直接粉磨，可以減少原料破碎工序，節(jié)省設(shè)備投資。

　　2、入磨物料綜合水分可以達(dá)到15～18%。立式磨通風(fēng)量大，直接利用窯尾廢氣作為烘干熱源，利用率達(dá)到80%。對(duì)于水分小于8%的原料或在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中不會(huì)發(fā)生粘結(jié)堵塞的原料可以直接入磨，以此簡(jiǎn)化烘干過(guò)程，降低產(chǎn)品熱耗。 

　　3、粉磨效率高，電耗低。磨內(nèi)設(shè)有選粉功能，物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間約為2～4min，能及時(shí)有效地選出合格的細(xì)粉，減少過(guò)粉磨現(xiàn)象，產(chǎn)品的細(xì)度及化學(xué)成份可以很快測(cè)定并得以調(diào)整。生料粉磨系統(tǒng)電耗僅為18kWh/t，比風(fēng)掃磨節(jié)電26%。

　　4、設(shè)備噪音低、揚(yáng)塵少、系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備布置緊湊、占地面積小、土建費(fèi)用低，其占地面積和建設(shè)投資分別比風(fēng)掃磨系統(tǒng)低50%和70%。

　　風(fēng)掃磨是短而粗，其長(zhǎng)徑比一般小于2，進(jìn)出料中空軸大，磨尾無(wú)出料篦板，可以通入大量熱風(fēng)，烘干能力強(qiáng)，利用窯尾廢氣可以烘干8%水分的物料；設(shè)置熱風(fēng)爐作為烘干補(bǔ)充熱源，可以烘干12%水分的物料。風(fēng)掃磨系統(tǒng)是借氣力提升料粉，用粗粉分離器分選，粗粉再回磨粉磨，其工藝流程見(jiàn)圖2。 立式磨系統(tǒng)和風(fēng)掃磨系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表1  立式磨系統(tǒng)和風(fēng)掃磨系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　通過(guò)上表可以看出：立式磨系統(tǒng)具有粉磨效率高，電耗低，烘干能力大，系統(tǒng)漏風(fēng)率小，建筑面積小，建設(shè)速度快，允許入磨物料粒度和水分大，工藝流程簡(jiǎn)單緊湊，噪音低等優(yōu)點(diǎn)，尤其是近年來(lái)國(guó)產(chǎn)立式磨的技術(shù)和裝備日益成熟，可以粉磨砂巖等易磨性較差的原料，因此立式磨已經(jīng)成為水泥廠(chǎng)生料制備的主流設(shè)備。

　　2.2 電石渣生產(chǎn)水泥生料制備系統(tǒng)工藝方案的選擇

　　立式磨制備生料系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述：將濃縮過(guò)的電石渣液壓濾成料餅(含水30～35%)，通過(guò)輸送設(shè)備送到電石渣的抓斗堆棚內(nèi)，電石渣通過(guò)抓斗喂入受料斗，通過(guò)計(jì)量皮帶機(jī)送入兩臺(tái)Φ3×25m烘干機(jī)內(nèi)預(yù)烘干；烘干后的電石渣(含水12～15%)通過(guò)皮帶機(jī)、斗提機(jī)送入1-Φ8×20m配料庫(kù)。砂巖、頁(yè)巖存放于堆場(chǎng)，硫酸渣存放在堆棚內(nèi)。砂巖、頁(yè)巖經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎后由皮帶機(jī)分別送入1-Φ8×20m砂巖配料庫(kù)和1-Ф8×20m頁(yè)巖配料庫(kù)，硫酸渣由皮帶機(jī)送入1-Φ8×20m配料庫(kù)；采用庫(kù)底配料，HRM1900/2200型立式磨烘干兼粉磨生料，利用窯尾廢氣作為烘干介質(zhì)，出磨氣體先進(jìn)入2-Ф3.2m高效旋風(fēng)除塵器，氣體中的粉料經(jīng)分離后作為成品，由分格輪喂入螺旋輸送機(jī)，經(jīng)提升機(jī)送入1-Φ12×35m連續(xù)式均化庫(kù)儲(chǔ)存。被初步凈化的氣體由立式磨風(fēng)機(jī)引出，由電收塵器進(jìn)行二次凈化，收集下來(lái)的粉塵也作為成品，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至入庫(kù)提升機(jī)。

　　風(fēng)掃磨制備生料系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述：將濃縮過(guò)的電石渣液壓濾成料餅(含水30～35%)，通過(guò)輸送設(shè)備送到電石渣的抓斗堆棚內(nèi)，電石渣通過(guò)抓斗喂入受料斗，通過(guò)計(jì)量皮帶機(jī)送入兩臺(tái)Φ3×25m烘干機(jī)內(nèi)預(yù)烘干；烘干后的電石渣水分一般要求控制在小于12%，電石渣呈3～5mm球形，通過(guò)皮帶機(jī)、斗提機(jī)送入1-Φ8×20m配料庫(kù)。砂巖、頁(yè)巖存放于堆場(chǎng)，硫酸渣存放在堆棚內(nèi)。砂巖、頁(yè)巖經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎后由皮帶機(jī)分別送入1-Φ8×20m砂巖配料庫(kù)和1-Φ8×20m頁(yè)巖配料庫(kù)，硫酸渣由皮帶機(jī)送入1-Φ8×20m配料庫(kù)；采用庫(kù)底配料，Φ4×7.5m風(fēng)掃磨烘干兼粉磨，要求入磨物料綜合水分小于12%。采用窯尾廢氣作為烘干介質(zhì)，熱風(fēng)爐作為烘干補(bǔ)充熱源，出磨氣體先進(jìn)入NHSF-260高效轉(zhuǎn)子式生料分離器分選后，粗粉回磨頭與新喂入的物料一起重新粉磨，合格的細(xì)粉隨氣流一起送入2-Ф3.2m高效旋風(fēng)除塵器，氣體中的粉料經(jīng)分離后作為成品，由分格輪喂入螺旋輸送機(jī)，經(jīng)提升機(jī)送入1-Φ12×35m連續(xù)式均化庫(kù)儲(chǔ)存。廢氣經(jīng)窯尾電收塵器進(jìn)行除塵，收集下來(lái)的灰塵也作為成品，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至入庫(kù)提升機(jī)。

　　通過(guò)立式磨生料制備系統(tǒng)和風(fēng)掃磨系統(tǒng)工藝流程相比較，不難看出，風(fēng)掃磨系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)：

　　1、工藝流程復(fù)雜，操作上難度較大，運(yùn)轉(zhuǎn)率低，占地面積大，建筑面積大，系統(tǒng)投資費(fèi)用高。
　　2、入磨物料綜合水分為12%時(shí)，必須設(shè)置熱風(fēng)爐作為烘干補(bǔ)充熱源，窯尾廢氣熱能沒(méi)有能夠充分利用，系統(tǒng)能耗偏高，經(jīng)濟(jì)上不合理。
　　3、選用的球磨機(jī)規(guī)格大。雖然需要研磨的物料約占24%左右，但為了保證烘干能力和通風(fēng)面積，必須選用大規(guī)格的風(fēng)掃磨，要求烘干能力大和研磨能力小的矛盾在球磨內(nèi)難以統(tǒng)一。 
　　4、粉磨效率低，電耗高。

　　綜上所述，對(duì)于磨蝕性不大的硅質(zhì)原料，采用立式磨粉磨電石渣配料的生料是最合適的技術(shù)方案，對(duì)于磨琢性大的物料可以采用預(yù)破碎或預(yù)粉磨的方式加以解決。 

　　3  電石渣生料制備系統(tǒng)立式磨的研究

　　淄博寶生環(huán)保建材有限公司1200t/d熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)于2005年7月18日順利進(jìn)行了生料制備系統(tǒng)負(fù)荷試車(chē)，8月22日生料粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量在76t/h以上，到2005年9月系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定在85t/h以上，平均電耗18kWh/t生料，取得了較好的效果。

　　根據(jù)生產(chǎn)采用電石渣、粘土、石灰石、硫酸渣、砂巖五組份配料，需要研磨的物料約占37.7%，入磨物料綜合水分為11～13%和原料易磨性實(shí)驗(yàn)的要求，磨機(jī)的磨輥、磨盤(pán)規(guī)格具有45～60t/h生料的研磨能力，風(fēng)環(huán)總面積為0.8m2，保證有70～90m/s的風(fēng)速，在風(fēng)環(huán)上方1米處，氣體溫度即可從350℃下降到90～100℃，產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱交換；分離器具有220000m3/h處理能力，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研發(fā)的HRM1900/2200立式磨，具有80～90t/h生料的烘干能力，將烘干能力大和研磨能力小的矛盾在磨內(nèi)達(dá)到完美的統(tǒng)一，具體技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表2。 

 表2    HRM1900/2200立式磨技術(shù)性能

　　3.1 入磨物料綜合水分   

　　寶生公司采用電石渣、粘土、石灰石、硫酸渣、砂巖五組分配料，其原料配合比見(jiàn)表3，入磨物料綜合水分為11.29%。 

 表3     原料配合比

　　3.2系統(tǒng)熱平衡計(jì)算[2]

　　立式磨系統(tǒng)采用窯尾廢氣作為烘干熱源，其廢氣成分見(jiàn)表4，廢氣量為85000Nm3/h，廢氣溫度為320℃，立磨產(chǎn)量為75t/h，出磨生料平均水份1%，出磨廢氣溫度為90℃，出磨生料溫度為70℃，入磨原料溫度為20℃，以0℃為計(jì)算基準(zhǔn)。其系統(tǒng)熱平衡計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表4      窯尾廢氣成分 

 表5      系統(tǒng)熱平衡計(jì)算

　　由計(jì)算結(jié)果得出：窯尾廢氣作為立磨的烘干熱源，完全能夠烘干綜合水份為11.29%的原料。立磨氣體含水量為0.3167KgH2O/Kg干空氣，  由x=0.3167，t=90℃查表[3]可知，露點(diǎn)溫度twb=72℃，說(shuō)明氣體在管道中和收塵器內(nèi)不會(huì)結(jié)露。

　　4   結(jié)束語(yǔ)

　　國(guó)內(nèi)首條高摻電石渣干磨干燒新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，采用HRM1900/2200型立式磨烘干兼粉磨生料，利用含水氣22.77%的窯尾廢氣作為烘干熱源，生產(chǎn)中完全能夠烘干高濕原料，系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定在85t/h以上，平均電耗18kWh/t，取得了較好的效果。對(duì)綜合利用電石渣作為水泥生產(chǎn)原料的生料制備系統(tǒng)起到了示范作用。 

　　參 考 文 獻(xiàn)
　?。?］肖其中, 衛(wèi)耕, 唐根華等  利用立磨粉磨高濕原料的理論與實(shí)踐.  水泥. 2003. 11
　?。?］于潤(rùn)如，嚴(yán)生編著《水泥廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)》 中國(guó)建材工業(yè)出版社. 1995
　?。?］南京化工學(xué)院，西安冶金建筑學(xué)院.《硅酸鹽工業(yè)熱工過(guò)程及設(shè)備》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.  1982.