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冶煉鋅鉛濕廢渣在水泥熟料燒成中的應(yīng)用

2007-06-21 00:00
近年來(lái),在深圳市中金嶺南鉛鋅集團(tuán)有限公司的支持下,凡口水泥廠與華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院合作,開(kāi)展了利用冶煉鋅鉛濕廢渣作為部分原料在濕法回轉(zhuǎn)窯上煅燒水泥熟料的研究,并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)中,為冶煉鋅鉛工業(yè)濕廢渣找到了一條綜合利用的途徑,具有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

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(jiàn)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。

表1 鋅鉛濕廢渣化學(xué)組成 (%)
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(jiàn)表2,煤的工業(yè)分析見(jiàn)表3,主機(jī)設(shè)備見(jiàn)表4。

 
表2 原、燃料化學(xué)成分
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
表3 煤的工業(yè)分析
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(wú)煙煤分別為1/3和2/3。
表4 主機(jī)設(shè)備概況
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(guò)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(jiàn)表5。

 
表5 鋅鉛濕廢渣使用前后入窯生料漿化學(xué)成分及率值比較
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(wèn)題,凡口水泥廠近年來(lái)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(jiàn)表6、7。

 
表6 鋅鉛濕廢渣使用前后熟料化學(xué)成分、率值及礦物組成的比較
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
 
表7 鋅鉛濕鋅廢渣使用前后熟料物理性能的比較
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(lái),已利用冶煉廠鋅鉛濕廢渣5.8萬(wàn)t,生產(chǎn)了優(yōu)質(zhì)水泥近50萬(wàn)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(mén)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(wàn)元,又為鋅鉛冶煉廠節(jié)約了每年30萬(wàn)元堆放濕廢渣資金以及環(huán)保部門(mén)“三廢”處理的款項(xiàng),改善了生態(tài)環(huán)境。

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