電石渣干磨干燒生產水泥生料制備系統(tǒng)的研究及應用

　　1  前言

　　電石渣是煤化工行業(yè)用乙炔法生產聚氯乙烯樹脂或乙炔氣廠產生的工業(yè)廢渣，生產過程中以濕基排放，含水率在90～92%，經濃縮后電石渣液含水80%左右，由廂式壓濾機壓濾排出濾餅顆粒間的微離水分，料餅的水分最好狀態(tài)可以達到25%，一般能保證在35%左右。電石渣中顆粒微細，（10～50）微米顆粒為80%以上，BT-9300激光粒度分布儀測定結果如下：電石渣的個數(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可以看出：電石渣不必經過粉磨其粒度即可滿足水泥生產中生料細度的要求。電石渣的主要成分是Ca(OH)2，其CaO含量高達60%以上，是制造水泥熟料的優(yōu)質鈣質原料，配料時須采用SiO2含量較高的粘土或頁巖或砂巖或其它含硅原料。生產中采用電石渣、頁巖（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，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

　　新型干法水泥生產線的生料粉磨通常采用烘干兼粉磨系統(tǒng)，對于電石渣配料的生料，主要有立式磨系統(tǒng)和風掃磨系統(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邊沿風環(huán)處拋灑，被70～90m/s的高速風環(huán)氣流帶起，產生強烈的熱交換，水分沒有來得及蒸發(fā)的大塊物料會再次沉落，反復帶起、沉落，充分進行熱交換，高速氣流在磨腔內流速很快降低，形成強烈的紊流場，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磨機上殼體進入分離器的分級區(qū)，在分離器轉子葉片的作用下，其中的粗粉落回磨盤與新喂入的物料一起重新粉磨，合格的細粉隨氣流一起出磨，經收塵器收集為成品，其工藝流程見圖1。生產中總結出如下方面的特點[2]：

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

　　2、入磨物料綜合水分可以達到15～18%。立式磨通風量大，直接利用窯尾廢氣作為烘干熱源，利用率達到80%。對于水分小于8%的原料或在運輸和儲存過程中不會發(fā)生粘結堵塞的原料可以直接入磨，以此簡化烘干過程，降低產品熱耗。 

　　3、粉磨效率高，電耗低。磨內設有選粉功能，物料在磨內的停留時間約為2～4min，能及時有效地選出合格的細粉，減少過粉磨現(xiàn)象，產品的細度及化學成份可以很快測定并得以調整。生料粉磨系統(tǒng)電耗僅為18kWh/t，比風掃磨節(jié)電26%。

　　4、設備噪音低、揚塵少、系統(tǒng)工藝流程簡單、設備布置緊湊、占地面積小、土建費用低，其占地面積和建設投資分別比風掃磨系統(tǒng)低50%和70%。

　　風掃磨是短而粗，其長徑比一般小于2，進出料中空軸大，磨尾無出料篦板，可以通入大量熱風，烘干能力強，利用窯尾廢氣可以烘干8%水分的物料；設置熱風爐作為烘干補充熱源，可以烘干12%水分的物料。風掃磨系統(tǒng)是借氣力提升料粉，用粗粉分離器分選，粗粉再回磨粉磨，其工藝流程見圖2。 立式磨系統(tǒng)和風掃磨系統(tǒng)優(yōu)缺點比較見表1。

表1  立式磨系統(tǒng)和風掃磨系統(tǒng)優(yōu)缺點比較

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

　　2.2 電石渣生產水泥生料制備系統(tǒng)工藝方案的選擇

　　立式磨制備生料系統(tǒng)工藝流程簡述：將濃縮過的電石渣液壓濾成料餅(含水30～35%)，通過輸送設備送到電石渣的抓斗堆棚內，電石渣通過抓斗喂入受料斗，通過計量皮帶機送入兩臺Φ3×25m烘干機內預烘干；烘干后的電石渣(含水12～15%)通過皮帶機、斗提機送入1-Φ8×20m配料庫。砂巖、頁巖存放于堆場，硫酸渣存放在堆棚內。砂巖、頁巖經顎式破碎機破碎后由皮帶機分別送入1-Φ8×20m砂巖配料庫和1-Ф8×20m頁巖配料庫，硫酸渣由皮帶機送入1-Φ8×20m配料庫；采用庫底配料，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，出磨氣體先進入2-Ф3.2m高效旋風除塵器，氣體中的粉料經分離后作為成品，由分格輪喂入螺旋輸送機，經提升機送入1-Φ12×35m連續(xù)式均化庫儲存。被初步凈化的氣體由立式磨風機引出，由電收塵器進行二次凈化，收集下來的粉塵也作為成品，經螺旋輸送機輸送至入庫提升機。

　　風掃磨制備生料系統(tǒng)工藝流程簡述：將濃縮過的電石渣液壓濾成料餅(含水30～35%)，通過輸送設備送到電石渣的抓斗堆棚內，電石渣通過抓斗喂入受料斗，通過計量皮帶機送入兩臺Φ3×25m烘干機內預烘干；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，通過皮帶機、斗提機送入1-Φ8×20m配料庫。砂巖、頁巖存放于堆場，硫酸渣存放在堆棚內。砂巖、頁巖經顎式破碎機破碎后由皮帶機分別送入1-Φ8×20m砂巖配料庫和1-Φ8×20m頁巖配料庫，硫酸渣由皮帶機送入1-Φ8×20m配料庫；采用庫底配料，Φ4×7.5m風掃磨烘干兼粉磨，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，熱風爐作為烘干補充熱源，出磨氣體先進入NHSF-260高效轉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，合格的細粉隨氣流一起送入2-Ф3.2m高效旋風除塵器，氣體中的粉料經分離后作為成品，由分格輪喂入螺旋輸送機，經提升機送入1-Φ12×35m連續(xù)式均化庫儲存。廢氣經窯尾電收塵器進行除塵，收集下來的灰塵也作為成品，經螺旋輸送機輸送至入庫提升機。

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

　　1、工藝流程復雜，操作上難度較大，運轉率低，占地面積大，建筑面積大，系統(tǒng)投資費用高。
　　2、入磨物料綜合水分為12%時，必須設置熱風爐作為烘干補充熱源，窯尾廢氣熱能沒有能夠充分利用，系統(tǒng)能耗偏高，經濟上不合理。
　　3、選用的球磨機規(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面積，必須選用大規(guī)格的風掃磨，要求烘干能力大和研磨能力小的矛盾在球磨內難以統(tǒng)一。 
　　4、粉磨效率低，電耗高。

　　綜上所述，對于磨蝕性不大的硅質原料，采用立式磨粉磨電石渣配料的生料是最合適的技術方案，對于磨琢性大的物料可以采用預破碎或預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熟料水泥生產線于2005年7月18日順利進行了生料制備系統(tǒng)負荷試車，8月22日生料粉磨系統(tǒng)產量在76t/h以上，到2005年9月系統(tǒng)產量穩(wěn)定在85t/h以上，平均電耗18kWh/t生料，取得了較好的效果。

　　根據生產采用電石渣、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%和原料易磨性實驗的要求，磨機的磨輥、磨盤規(guī)格具有45～60t/h生料的研磨能力，風環(huán)總面積為0.8m2，保證有70～90m/s的風速，在風環(huán)上方1米處，氣體溫度即可從350℃下降到90～100℃，產生強烈的熱交換；分離器具有220000m3/h處理能力，合肥水泥研究設計院研發(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達到完美的統(tǒng)一，具體技術性能參數(shù)見表2。 

 表2    HRM1900/2200立式磨技術性能

　　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，其廢氣成分見表4，廢氣量為85000Nm3/h，廢氣溫度為320℃，立磨產量為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℃為計算基準。其系統(tǒng)熱平衡計算結果見表5。

表4      窯尾廢氣成分 

 表5      系統(tǒng)熱平衡計算

　　由計算結果得出：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，露點溫度twb=72℃，說明氣體在管道中和收塵器內不會結露。

　　4   結束語

　　國內首條高摻電石渣干磨干燒新型干法水泥生產線，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，生產中完全能夠烘干高濕原料，系統(tǒng)產量穩(wěn)定在85t/h以上，平均電耗18kWh/t，取得了較好的效果。對綜合利用電石渣作為水泥生產原料的生料制備系統(tǒng)起到了示范作用。 

　　參 考 文 獻
　?。?］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踐.  水泥. 2003. 11
　　［2］于潤如，嚴生編著《水泥廠工藝設計》 中國建材工業(yè)出版社. 1995
　　［3］南京化工學院，西安冶金建筑學院.《硅酸鹽工業(yè)熱工過程及設備》 中國建筑工業(yè)出版社.  1982.