冶煉鋅鉛濕廢渣在水泥熟料燒成中的應(yīng)用
1 鋅鉛濕廢渣的化學(xué)組成
冶煉廠的1、2號(hào)回轉(zhuǎn)窯鋅鉛濕廢渣化學(xué)組成見表1。用其代替部分粘土、鐵粉和礦化劑，在濕法回轉(zhuǎn)窯上煅燒水泥熟料既可擴(kuò)大水泥原料資源，又可把其中的碳加以綜合利用。
| 廢渣 | SiO2 | Fe2O3 | CaO | MgO | Al2O3 | S | C | Pb | Zn |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 冶煉廠1號(hào)回轉(zhuǎn)窯 | 28.17 | 39.97 | 6.05 | 5.20 | 17.27 | 3.25 | 20.38 | 0.014 | 0.003 |
| 冶煉廠2號(hào)回轉(zhuǎn)窯 | 28.06 | 39.42 | 5.26 | 5.56 | 17.27 | 3.47 | 15.33 | 0.067 | 0.008 |
2 配方優(yōu)化
由于冶煉鋅鉛濕廢渣中鐵、硅、鋁和碳的含量較高(如表1所示)，用其作原料時(shí)，應(yīng)考慮石灰質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)原料和燃料的質(zhì)量符合配方要求。凡口水泥廠所采用的原、燃料化學(xué)成分見表2，煤的工業(yè)分析見表3，主機(jī)設(shè)備見表4。
| 名稱 | Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | S | Σ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 石灰石 | 39.31 | 7.26 | 1.29 | 0.90 | 48.69 | 1.29 | － | 97.45 |
| 粘土 | 10.35 | 64.69 | 15.42 | 6.63 | 0.81 | 0.62 | － | 98.52 |
| 鐵粉 | 14.13 | 11.33 | 7.47 | 61.82 | 2.48 | 1.44 | － | 98.67 |
| 鋅鉛干廢渣 | － | 28.11 | 17.27 | 39.69 | 5.65 | 5.38 | 3.36 | 99.46 |
| 綜合煤煤灰 | － | 56.30 | 28.14 | 6.50 | 2.88 | 1.46 | － | 96.28 |
| Mad/% | Aad/% | Vad/% | FCad/% | Qnet,ar/(kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|
| 1.19 | 28.04 | 13.80 | 56.97 | 23 052 |
注：綜合煤中煙煤、無煙煤分別為1/3和2/3。
| 名稱 | 規(guī)格/m | 臺(tái)數(shù) | 設(shè)計(jì)能力/(t/h) |
|---|---|---|---|
| 石灰石破碎 | Φ1.25立式破碎機(jī) | 2 | 50×2 |
| 生料粉磨 | Φ2.4×13管磨 | 1 | 50 |
| 熟料煅燒 | Φ2.5/3.0×90濕法回轉(zhuǎn)窯 | 3 | 10×3 |
| 綜合煤粉磨 | Φ2.2×4.4 | 1 | 10 |
| 水泥粉磨 | Φ2.4×13管磨 | 1 | 30 |
| 水泥包裝 | 兩嘴包裝機(jī) | 1 | 30 |
經(jīng)過試驗(yàn)及配方優(yōu)化研究結(jié)果表明，采用鋅鉛濕廢渣可代替20%～30%硅質(zhì)原料和100%鐵質(zhì)原料，使用時(shí)適當(dāng)降低KH、提高SM，有利于提高熟料質(zhì)量。使用鋅鉛濕廢渣前后入窯生料漿化學(xué)成分及三個(gè)率值的比較見表5。
| 項(xiàng)目 | 入窯料漿化學(xué)成分/% | 率值 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | S | KH | SM | IM | |
| 使用前 | 36.47 | 11.17 | 2.71 | 2.78 | 44.63 | 1.35 | 1.25 | 2.03 | 0.98 | |
| 使用后 | 35.83 | 11.72 | 2.60 | 2.75 | 44.21 | 1.33 | 0.25 | 1.19 | 2.19 | 0.95 |
3 鋅鉛濕廢渣配料對(duì)濕法回轉(zhuǎn)窯熟料煅燒的影響
該研究的主要技術(shù)關(guān)鍵是如何解決廢渣中含硫較高、容易形成硫酸鹽窯皮、易引發(fā)窯內(nèi)結(jié)圈影響通風(fēng)的問題，凡口水泥廠近年來以華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為技術(shù)依托，通過適當(dāng)調(diào)整配方、加強(qiáng)通風(fēng)、優(yōu)化窯操作參數(shù)等措施較好地解決了上述問題。利用冶煉鋅鉛濕廢渣代替約20%的粘土和100%的鐵粉，生料中含有適量的碳、硫和微量的鋅鉛組分，既可在生料漿制備過程中起著改善料漿流動(dòng)性的作用，在滿足入窯料漿流動(dòng)度的情況下可使料漿水分減少1%～2%，又可在熟料燒成過程中起到礦化劑的作用。使用鋅鉛濕廢渣前后熟料化學(xué)成分、率值、礦物組成及物理性能的比較見表6、7。
| 項(xiàng)目 | 化學(xué)成分/% | 率 值 | 礦物組成/% | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | fCaO | KH | KH－ | SM | IM | C3S | C2S | C3A | C4AF | |
| 使用前 | 0.64 | 20.34 | 5.92 | 4.58 | 65.03 | 2.08 | － | 1.38 | 0.94 | 0.92 | 1.94 | 1.29 | 58.74 | 13.99 | 7.92 | 13.92 |
| 使用后 | 0.58 | 20.91 | 5.71 | 4.65 | 65.17 | 1.51 | 0.37 | 0.57 | 0.92 | 0.91 | 2.02 | 1.23 | 57.69 | 16.38 | 7.24 | 14.15 |
| 項(xiàng) 目 | 抗折強(qiáng)度/MPa | 抗壓強(qiáng)度/MPa | 比表面積/(m2/kg) | 凝結(jié)時(shí)間/(h:min) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3d | 7d | 28d | 3d | 7d | 28d | 初凝 | 終凝 | ||
| 使用前 | 5.3 | 6.4 | 7.8 | 28.5 | 43.8 | 60.7 | 302 | 2：38 | 4：41 |
| 使用后 | 5.8 | 7.1 | 8.4 | 31.7 | 46.2 | 62.6 | 303 | 2：58 | 4：45 |
分析表6、7可知，使用鋅鉛濕廢渣配料后，在濕法回轉(zhuǎn)窯上燒成的水泥熟料fCaO從1.38%降低到0.57%，硅酸鹽礦物總量從72%左右提高到74%，因而在比表面積相近時(shí)熟料各個(gè)齡期的強(qiáng)度都有所提高，為磨制優(yōu)質(zhì)水泥創(chuàng)造了條件。
4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析
凡口水泥廠自1997年7月使用冶煉鋅鉛濕廢渣以來，已利用冶煉廠鋅鉛濕廢渣5.8萬t，生產(chǎn)了優(yōu)質(zhì)水泥近50萬t。所生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)“獅嶺牌”水泥已廣泛應(yīng)用于深圳、廣州的立交橋、高架路、高層建筑、虎門大橋、京珠高速公路等重點(diǎn)工程，由于水泥質(zhì)量穩(wěn)定、富余強(qiáng)度高、應(yīng)用效果優(yōu)良，因而用戶滿意。
根據(jù)生產(chǎn)成本計(jì)算結(jié)果表明，使用冶煉鋅鉛濕廢渣后，水泥每噸成本降低5元/t，既為水泥企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益近250萬元，又為鋅鉛冶煉廠節(jié)約了每年30萬元堆放濕廢渣資金以及環(huán)保部門“三廢”處理的款項(xiàng)，改善了生態(tài)環(huán)境。
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