工業(yè)廢渣超細(xì)高摻是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的途徑之一

  1、概述

  目前，我國水泥工業(yè)熟料煅燒處于世界領(lǐng)先水平，節(jié)能減排降本增效潛力不大。挖掘潛力主要是水泥粉磨，因?yàn)槲覈嘀惺炝虾刻摺?2.5級(jí)水泥含量高達(dá)85%以上，42.5級(jí)水泥也在65%以上。資源能源消耗過大，環(huán)境負(fù)荷大，挖掘潛力也大。眾所周知，工業(yè)廢渣用作水泥混合材，在水泥中主要起3個(gè)作用：一是活化效應(yīng)，廢渣中活性SiO₂、Al₂O₃與在水泥水化時(shí)析出的Ca(OH)₂、鈣礬石、多余的水起化合反應(yīng)生成對(duì)水泥強(qiáng)度增長有利的新C—S—H凝膠和鋁硅酸鈣；二是填料作用。它與水泥水化產(chǎn)物結(jié)合在一起，起晶核骨架作用；三是緊密堆積作用。當(dāng)廢渣粒徑比水泥粒徑小得多時(shí)，可以提高水泥石密實(shí)度，繼而提高水泥強(qiáng)度，提高水泥砼抵抗外侵能力，提高耐久性。由于工業(yè)廢渣自身不具火山灰反應(yīng)能力，在水泥中只有通過水泥水化時(shí)析出的Ca(OH)₂激發(fā)才會(huì)發(fā)生火山灰反應(yīng)。按照反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一般原理，在其他條件相同的情況下，反應(yīng)物參與反應(yīng)的表面積越大，其反應(yīng)速率越快，反應(yīng)越完全。說明工業(yè)廢渣磨得越細(xì)，活性越高，對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)亦越大，摻量越多。可見工業(yè)廢渣超細(xì)粉磨是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的有效途徑之一。

  2、超細(xì)粉磨核心設(shè)備及工藝技術(shù)

  工業(yè)廢渣超細(xì)粉磨關(guān)鍵在于粉磨設(shè)備，核心設(shè)備是磨機(jī)和選粉機(jī)。在合肥水泥設(shè)計(jì)研究院研發(fā)的高細(xì)高產(chǎn)磨基礎(chǔ)上創(chuàng)新開發(fā)的超細(xì)磨機(jī)，與中國建筑材料科學(xué)研究院研發(fā)的超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨工藝系統(tǒng)，用于超細(xì)粉磨礦渣、粉煤灰效果良好。該系統(tǒng)具有產(chǎn)量高、電耗低、磨得細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。成品細(xì)度30μm篩余小于3%（比表面積750m2/kg，d97＜30μm，d50＜10μm）；平均產(chǎn)量達(dá)55t/h；平均綜合電耗超細(xì)粉煤灰低于50 kW·h/t t；超細(xì)礦渣微粉低于70kW·h/t。

  （1）超細(xì)磨機(jī)特點(diǎn)：對(duì)襯板、隔倉板、出料裝置和研磨體進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制造，改善了研磨體運(yùn)動(dòng)軌跡。傳統(tǒng)管磨研磨體只作徑向運(yùn)動(dòng)，超細(xì)磨機(jī)研磨體既作徑向運(yùn)動(dòng)，又作軸向運(yùn)動(dòng)，提高了粉磨效率。物料一次受磨時(shí)間是Φ3.2×13m高細(xì)磨的1.5倍。長期連續(xù)粉磨作業(yè)磨內(nèi)溫升小，出磨物料溫度低于95℃，不粘研磨體、不粘襯板、微細(xì)粉不易結(jié)團(tuán)。保障粉磨作業(yè)持續(xù)進(jìn)行。出磨物料細(xì)度細(xì)， 30μm篩余16%±2%且容易控制。

  （2）超細(xì)選粉機(jī)特點(diǎn)1：采用懸浮分散技術(shù)、預(yù)分級(jí)技術(shù)，利用空氣噴射氣流將物料進(jìn)行懸浮分散，強(qiáng)化了物料的分散能力。在物料進(jìn)入分級(jí)區(qū)前，通過預(yù)分級(jí)裝置將部分粗料直接分離，降低受選物料濃度，為清晰分選提供良好的基礎(chǔ)。然后物料再進(jìn)入渦流型轉(zhuǎn) 子分級(jí)區(qū)，得到最大限度分級(jí)。切割粒徑小，小于30μm微細(xì)粉，選粉效率高達(dá)85％以上。

  3、超細(xì)磨機(jī)和超細(xì)選粉機(jī)應(yīng)用

  某水泥企業(yè)用超細(xì)磨機(jī)、超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨工藝系統(tǒng)技術(shù)，新建一條年產(chǎn)30萬噸超細(xì)礦渣微粉和粉煤灰生產(chǎn)線。2015年建成投產(chǎn)。

  （1）主要設(shè)備規(guī)格性能見表1

  (2)工藝流程

  濕礦渣經(jīng)皮帶輸送機(jī)（上方裝除鐵器）送入喂料小倉，經(jīng)倉底計(jì)量后由提升機(jī)喂入烘干塔，烘干至水份8%±1%，出烘干塔礦渣經(jīng)提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)（上方裝除鐵器、金屬探測器）送入計(jì)量喂料倉喂入輥壓機(jī)進(jìn)行擠壓，出輥壓機(jī)礦渣經(jīng)提升機(jī)喂入選粉機(jī)進(jìn)行分選，同時(shí)烘干至水份＜1%，合格細(xì)料由旋風(fēng)分離器收集下來，經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)送入半成品庫，不合格粗料用拉鏈機(jī)送入計(jì)量喂料倉前提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)送入計(jì)量喂料倉，喂入輥壓機(jī)繼續(xù)擠壓。半成品經(jīng)庫底計(jì)量后由空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)磨機(jī)進(jìn)行粉磨，出磨混粉經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)選粉機(jī)進(jìn)行分選，合格細(xì)粉經(jīng)高效袋式除塵器收集下來，經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)送入成品庫。不合格粗粉經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)磨機(jī)繼續(xù)粉磨。生產(chǎn)過程全封閉負(fù)壓操作，設(shè)有兩個(gè)排放點(diǎn)，各排放點(diǎn)都設(shè)有高效袋式除塵器，除塵效率99%，排放濃度低于15mg/Nm³,清潔文明生產(chǎn)。工藝流程簡圖如圖1所示。

  （4）主要技術(shù)指標(biāo)見表3 

  注：礦渣綜合電耗含烘、預(yù)粉磨

  附：超細(xì)礦渣微粉粒徑分布圖

  超細(xì)粉煤灰粒徑分布圖

  （5）水泥生產(chǎn)及膠砂強(qiáng)度

  利用原水泥粉磨系統(tǒng)將熟料、石膏一同入磨，粉磨至比表面積400 m²/kg±20m²/kg入庫。把水泥、超細(xì)礦渣微粉、超細(xì)粉煤灰按表4比例分別計(jì)量后，一同喂入LDHC15000連續(xù)式混合機(jī)混合均勻，即生產(chǎn)出不同品種、不同強(qiáng)度等級(jí)的水泥。

（6）生產(chǎn)成本見（表5、6、7）

  注：礦渣含水率20%

  注：熟料：熱耗720kcal/kg，煅燒電耗25 kW·h/t。原料：破碎、烘干、粉磨電耗25 kW·h/t。礦渣烘干煤耗45kg/t干礦渣，折合標(biāo)煤32.3kg/t干礦渣，超細(xì)粉磨電耗70kW·h/t（含烘干、預(yù)粉磨）。粉煤灰：超細(xì)粉磨電耗50 kW·h/t。P.I 52.5級(jí)水泥粉磨電耗35 kW·h/t。P.O 42.5級(jí)水泥粉磨電耗32 kW·h/t。1kg標(biāo)煤排放2.5kgCO₂，1kg原料分解排放0.35kgCO₂。煤電比值1 kW·h =0.123kg標(biāo)煤。

  5、總結(jié)

  （1）用超細(xì)磨機(jī)和超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨系統(tǒng)，能將礦渣超細(xì)粉磨至比表面積750m₂/kg-800m₂/kg，d97小于30μm，d50小于10μm，粉煤灰超細(xì)粉磨至比表面積700m²/kg-750m²/kg,d97小于30μm，d50小于10μm。且能耗低、產(chǎn)量高。超細(xì)礦渣微粉綜合電耗70 kW·h /t，超細(xì)粉煤灰綜合電耗50 kW·h/t。臺(tái)時(shí)產(chǎn)量平均55t/h。

  （2）該系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣。即可單獨(dú)超細(xì)粉磨礦渣、粉煤灰，又可單獨(dú)超細(xì)粉磨鋼渣、煤矸石等工業(yè)廢渣；比表面積＞800m²/kg的超細(xì)水泥等特種水泥。

  （3）用超細(xì)礦渣微粉和超細(xì)粉煤灰作水泥混合材，節(jié)能減排降本增效成果顯著。生產(chǎn)1t

52.5級(jí)水泥節(jié)省石灰石等天然資源427kg-712kg；節(jié)省標(biāo)煤30.9kg-35.6kg；減排226.9-338kgCO₂；降低水泥生產(chǎn)成本38.71元-40.46元。生產(chǎn)1t42.5級(jí)水泥節(jié)省不可再生石灰石等天然資源345kg-630kg；節(jié)省標(biāo)煤24.1kg-27.4kg；減排180.9kg-284kgCO₂；降低水泥生產(chǎn)成本22.66元/t--30.78元/t。

  （4）工業(yè)廢渣超細(xì)高摻是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的有效途徑之一。

  參考文獻(xiàn)：

  1.中國建筑材料科學(xué)研究院    粉磨項(xiàng)目組

  《空氣噴射型選粉機(jī)在超細(xì)礦渣生產(chǎn)線中的應(yīng)用》

  水泥顆粒特征與現(xiàn)代水泥粉磨技術(shù)，原子能出版社2004年7月第1版

  2.《礦渣高細(xì)粉磨系統(tǒng)計(jì)算的關(guān)鍵指標(biāo)》

  水泥粉磨工藝技術(shù)及進(jìn)展，中國建材工業(yè)出版社2008年5月第1版