利用硅錳渣和錫渣燒制硅酸鹽水泥熟料

　　在立窯水泥生產(chǎn)中，金屬尾礦和工業(yè)廢渣單摻或復(fù)摻配料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，例如鉛鋅尾礦、錫渣、銅渣等，但是用硅錳渣配料生產(chǎn)水泥熟料還未見(jiàn)報(bào)道。廣西某廠附近有冶煉硅錳合金和金屬錫的廠家，每年排放數(shù)萬(wàn)噸廢渣。筆者在該廠進(jìn)行技術(shù)服務(wù)期間，利用硅錳渣和錫渣雙摻配料，在該廠Φ3m×11m盤(pán)塔式機(jī)立窯上生產(chǎn)出了早期強(qiáng)度高的熟料，取得了顯著的效果。

1　硅錳渣和錫渣的化學(xué)成分

　　硅錳渣是冶煉硅錳合金后排放的廢渣，經(jīng)水淬后成為結(jié)構(gòu)疏松、粒徑約1～10mm淺綠色顆粒，硅錳合金冶煉為還原過(guò)程，淺綠色表明硅錳渣中的錳是以MnO形式存在，在燒成時(shí)形成MnO₂，這是一個(gè)放熱過(guò)程，能降低熟料熱耗。硅錳渣和錫渣的化學(xué)成分見(jiàn)表1，異組分見(jiàn)表2。

2　配方設(shè)計(jì)和率值選擇

　　
2.1　原燃材料
　　該廠原燃材料的化學(xué)成分見(jiàn)表3。

　　煤的工業(yè)分析見(jiàn)表4。

2.2　配方設(shè)計(jì)及率值的選擇

2.2.1　錳的摻入量
　　

鄭洪武^〔1〕等學(xué)者在研究錳、鎂元素在水泥熟料形成過(guò)程中的行為時(shí)認(rèn)為，錳、鎂適當(dāng)匹配摻進(jìn)后促進(jìn)熟料燒成(錳、鎂復(fù)合MnO₂的最佳摻量為0.2%～1.0%)，溫度對(duì)錳、鎂在熟料礦物中固溶量有很大的影響，溫度越高，固溶量愈大。根據(jù)他們的研究，在工業(yè)性生產(chǎn)中利用含錳廢渣配料時(shí)，必須解決兩個(gè)問(wèn)題:一是控制錳的摻入量，若錳過(guò)量加入會(huì)阻礙熟料燒成；二是煅燒時(shí)要提高燒成溫度(控制在1400～1450℃之間為宜)。因此控制熟料中錳的含量在0.4%～0.6%之間。

2.2.2　KH值
　　

該廠機(jī)立窯只設(shè)有一層保溫層，保溫效果差，耐火磚已嚴(yán)重磨損，鐵磚以上耐火磚比鐵磚凹進(jìn)50～60mm。窯體的變化使中心通風(fēng)不良的狀況進(jìn)一步惡化，保溫性能變得更差。因此，在選擇KH值時(shí)宜取低一些，取0.94±0.02。

2.2.3　P值
　　

用硅錳渣和錫渣雙摻配料，大大降低熔體粘度和熔體出現(xiàn)溫度，熟料燒結(jié)過(guò)程加快，底火層變薄，燒結(jié)溫度范圍變窄。所以應(yīng)選擇高鋁方案，其一，高鋁配方需要高溫煅燒，這與錳對(duì)燒成溫度的要求一致；其二，提高鋁率，會(huì)提高液相粘度，加寬燒結(jié)溫度范圍，有助于底火完整結(jié)實(shí)，P值控制為1.6±0.1。

2.2.4　n值
　　

考慮到該廠立窯的現(xiàn)狀，煅燒物料時(shí)容易造成中火變慢，中部物料沉落速度會(huì)加快，易產(chǎn)生“抽芯”現(xiàn)象，出現(xiàn)呲火及漏火。因此，n值宜取低一些，為1.5±0.1，以增加熔劑礦物，增加底火的強(qiáng)度。

3　應(yīng)用效果及分析

　　使用硅錳渣和錫渣雙摻配料，采用中飽和比、高熔劑礦物、高鋁配方，應(yīng)用小料球全黑生料暗火煅燒技術(shù)，在工業(yè)性生產(chǎn)中取得了顯著效果，使用前后熟料的化學(xué)成分、物理性能見(jiàn)表5。

注：M₀為螢石和錫渣配料。

3.1　熟料煅燒特征
　　

采用硅錳渣和錫渣雙摻配料后，上火很快，窯內(nèi)通風(fēng)良好，窯溫高，底火均勻穩(wěn)定，很少偏火，偶有偏火，也很容易處理；塊料多，結(jié)塊而不粘邊，卸料時(shí)很容易脫落，物料下落平整。以前用螢石和錫渣雙摻配料，每班都要處理結(jié)窯2～3次。使用硅錳渣和錫渣配料后沒(méi)有結(jié)窯現(xiàn)象，窯面操作比較安全，輕松。燒出的熟料多為燒結(jié)料，手感比較重，顏色烏黑，少量的顆粒料亦燒透，熟料燒成率高，沒(méi)有粉化料、漏生料和黃料。

3.2　熟料的安定性好
　　

使用后，熟料的fCaO一般都在3%以下，比用螢石、錫渣配料低得多。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，即使生產(chǎn)失控(如KH偏高)而造成fCaO偏高，其安定性要比用螢石和錫渣配料時(shí)的類(lèi)似情況要好。筆者認(rèn)為其原因是:1)用硅錳渣和錫渣配料生料易燒性更好，熟料燒結(jié)過(guò)程縮短，呈死燒的幾率減少，冷卻快，fCaO被玻璃體包裹程度較輕，水化速度快；2)采用高鋁配方，P值較高，加快了fCaO的消解速度，這與文獻(xiàn)〔5〕的結(jié)果一致。

3.3　提高了熟料早期強(qiáng)度
　　

從表6可看出，硅錳渣和錫渣雙摻可顯著地提高熟料強(qiáng)度尤其是1d、3d強(qiáng)度，顯示出良好的早強(qiáng)性能。1d抗壓、抗折強(qiáng)度分別達(dá)到18.6～21.8MPa和4.1～4.7MPa，3d抗壓、抗折強(qiáng)度分別達(dá)到34.5～37.6MPa和5.8～6.4MPa。

3.4　熟料凝結(jié)時(shí)間正常
　　

使用硅錳渣和錫渣燒制的硅酸鹽水泥熟料凝結(jié)時(shí)間正常，未發(fā)現(xiàn)急凝或慢凝等不正?，F(xiàn)象，初凝、終凝時(shí)間間隔較理想，而用螢石和錫渣配料時(shí)常出現(xiàn)初凝與終凝時(shí)間間隔長(zhǎng)的現(xiàn)象。

3.5　立窯產(chǎn)量提高，能耗降低
　　

使用后，立窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加1.8t/h，提高21%；熟料配熱降低12.5%，生料實(shí)物配煤量減少1%；噸熟料電耗減少3.7kWh，降低18%。

4　結(jié)語(yǔ)

　　用硅錳渣和錫渣雙摻配料，采用高熔劑、高鋁配方，錳摻量適宜，可生產(chǎn)早期強(qiáng)度高的硅酸鹽水泥熟料，不僅提高了立窯的產(chǎn)質(zhì)量，降低了能耗，而且利于工業(yè)廢渣的綜合利用，治理生態(tài)環(huán)境。