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),擁有國內(nèi)最大的電石氮化爐生產(chǎn)線。公司每年需排放工業(yè)廢渣超過10萬t,不但給周邊地區(qū)造成污染,而且每年還要付出上百萬元治污費。如何使這些廢渣無害化和資源化,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,氣體及物料停留時間長,窯內(nèi)高溫氣體湍流強烈,使廢棄物焚燒更徹底,沒有二次污染;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t生態(tài)水泥生產(chǎn)線建成投產(chǎn),使我公司化工廢渣實現(xiàn)“零”排放。投產(chǎn)1年多,經(jīng)濟效益、社會效益十分顯著。2001年,該項目獲自治區(qū)科技進步二等獎,最近被評為國家重點環(huán)境保護實用技術(shù)。

1 我公司工業(yè)廢渣種類及特點

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)百噸。凡是直徑小于80mm的碎石或CaCO3含量小于94%的石灰石都被剔除,稱之為廢石灰石。

2)廢白灰。燒熟的白灰到達窯底后通過開啟窯底轉(zhuǎn)盤和中間倉落到鏈板機上(上有吸塵裝置),將個別生燒、過燒塊選出,其余順皮帶機進入滾齒破碎機被軋成45mm以下的碎塊。并進入灰倉上部滾動篩,篩出粉狀灰。符合粒度的進入電石白灰倉,篩下部分貯于粉狀倉。
  

3)氰胺渣。其形成過程見圖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)。在整個生產(chǎn)過程中除使用了焦碳、氮氣及少量螢石作催化劑外,沒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)成分見表1。

表1 廢渣的化學(xué)成分 %
名稱 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO C 氰胺
廢石灰石 41.0~ 43.0 2.0~ 8.0 0.1~ 0.7 0.2~ 0.6 49.0~ 52.5 0.5~ 1.5
廢白灰 23.55 3.24 1.75 0.72 68.73 1.32
氰胺渣 45.29 5.29 1.41 0.96 43.80 0.08 9.7~ 10.2 0.13~ 0.20

2 原料配比及生產(chǎn)工藝特點

  
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)作硅質(zhì)原料,鐵鋁不足部分用煤矸石、燃煤灰和鐵粉補充調(diào)整。其化學(xué)成分見表2。

表2 風(fēng)積沙、鐵粉、燃煤灰、煤矸石的化學(xué)成分 %
名稱 Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
風(fēng)積沙 2.79 76.78 10.82 3.49 0.98 1.30
鐵粉 2.88 28.19 4.62 59.20 2.22 1.52
燃煤灰   45.60 38.20 8.86 2.80 1.43
煤矸石 6.32 46.47 39.96 1.43 2.17 0.98

  通過試驗,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表3。

表3 白生料漿的組成 %
廢石灰石 廢白灰 風(fēng)積沙 鐵粉 煤矸石
68.70 10.25 15.88 3.27 1.90


2.2 生產(chǎn)工藝特點
  在工藝方案的設(shè)計和選取上我們堅持和突出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,爭取使本廠廢渣實現(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,使其能用于各類工程。
  

圖2是我廠電石產(chǎn)品深加工聯(lián)產(chǎn)20萬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、鐵粉分別進入原料倉。廢白灰從粉狀倉直接配料進磨,避免了露天堆放和作業(yè)揚灰問題。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、率值及礦物組成見表4;水泥及熟料物理性能見表5。

表4 熟料的化學(xué)成分、率值及礦物組成
化學(xué)成分/% 率值 礦物組成/%
Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO KH n P C3S C2S C3A C4AF
0.35 21.67 5.28 4.17 65.98 1.14 0.92 2.29 1.27 56.65 19.40 6.92 12.68

表5 熟料及出廠水泥的物理性能
樣品名稱 細(xì)度/% 比表面積/(m2/kg) 初凝/min 終凝/min SO3/% fCaO/% 安定性 3d強度/MPa 28d強度/MPa
抗折 抗壓 抗折 抗壓
熟料 1.2 342 98 183 2.29 0.89 合格 5.6 34.0 8.8 65.2
水泥 2.0 338 169 246 2.12   合格 5.3 27.6 8.0 54.3

4 污染物檢測

  
4.1 對水泥產(chǎn)品檢測
  

在高溫、富氧燒制過程中,氰胺渣內(nèi)殘余碳及氰胺類物質(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)檢站以及國家建筑材料工業(yè)放射性監(jiān)督檢驗測試中心都對大榮牌生態(tài)水泥進行了檢測,結(jié)果是:
  

1)水泥中沒有重金屬及氰胺化物檢出。
  

2)所送樣品檢驗結(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
  石嘴山市環(huán)保監(jiān)測站對煙囪排放的廢氣進行了檢測,各項指標(biāo)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果見表6。

表6 對煙囪排放廢氣監(jiān)測結(jié)果
粉塵/(mg/m3) NH3/(mg/m3) SO2/(mg/m3) 氰胺/(mg/m3) CO2/% CO/%
85.6 2.0 18.0 未檢出 17.8 1.2

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)展的污染問題。既變廢為寶,充分利用了資源,又有效地保護了環(huán)境,保證了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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