在山東省茌平縣，鋁加工產(chǎn)業(yè)一直是當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)之一。在制鋁工業(yè)中，提取氧化鋁排出的污染性廢渣赤泥一直因沒有妥善的處理處置辦法，堆存量逐年增加，不僅占用土地，而且存在嚴(yán)重的污染隱患?！俺嗄嗑C合利用是世界難題，過去雖有相關(guān)技術(shù)，但是利用量少，沒有解決根本性問題。”山東省環(huán)保廳副廳長謝鋒表示。

  近日，由山東大學(xué)、信發(fā)集團有限公司和山東茌平縣信發(fā)盛吉處理有限公司共同研發(fā)的以利用赤泥等工業(yè)固廢制備硫鋁酸鹽型水泥技術(shù)獲得認(rèn)可。

  由中國工程院院士、浙江大學(xué)教授岑可法、硫鋁酸鹽膠凝材料權(quán)威專家原國家建材局局長王燕謀、濟南大學(xué)校長程新教授組成的鑒定專家委員會認(rèn)為，結(jié)合利用赤泥、脫硫石膏等大宗工業(yè)固廢制備硫鋁酸鹽型膠凝材料技術(shù)，利廢量大、產(chǎn)品性能高、成本低，是赤泥、脫硫石膏等大宗工業(yè)固廢大規(guī)模綜合利用的有效途徑之一。

  從實驗室轉(zhuǎn)向連續(xù)生產(chǎn)

  據(jù)茌平信發(fā)盛吉赤泥處理有限公司總經(jīng)理田偉介紹，硫鋁酸鹽型水泥以硫鋁酸鈣、硅酸二鈣和鐵相為主要礦物成分，在制備時限制條件較多?！耙笥辛蛩徕}，原料中鋁硅比盡量高，此外，鈣的比例要求低于普通硅酸鹽水泥?！?

  田偉表示，這些要求脫堿赤泥和脫硫石膏正好完全具備，但由于脫堿赤泥是新生事物，而硫鋁酸鹽水泥屬于特種膠凝材料，迄今還沒有任何相同構(gòu)思的技術(shù)嘗試。

  “為此，我們首先開展了一系列的嘗試性試驗工作。”田偉告訴記者，在技術(shù)研發(fā)中，他們以信發(fā)集團所產(chǎn)生的脫堿赤泥、原漿赤泥和除鐵赤泥為主要對象，通過山東大學(xué)實驗室高溫煅燒爐和1kg/h的小型回轉(zhuǎn)爐上反復(fù)試驗，終于證明以赤泥+脫硫石膏為主原料，輔以粉煤灰、石灰石等原料校正，可以在1300℃左右煅燒出以硫鋁酸鈣、硅酸二鈣和鐵相為主要礦物的硫鋁酸鹽型膠凝材料，同時確認(rèn)了技術(shù)在制備硅酸鹽型膠凝材料的優(yōu)勢，即不受赤泥中高鐵含量的限制，使用比例高達30%～60%。

  “與此同時，通過開發(fā)通用配料程序，我們還實現(xiàn)了利用任意固廢原料制備硫鋁酸鹽膠凝材料的快速配料優(yōu)化，可在最短的時間內(nèi)確定適宜具有任意化學(xué)成分的固廢的優(yōu)化配料比例，無需開展大量反復(fù)試驗來摸排元素匹配、煅燒溫度等的優(yōu)化參數(shù)。”田偉說到。

  田偉還介紹，通過先后利用鋁灰、脫鋁渣、電石渣、濕排粉煤灰、磷石膏、氟石膏等多種當(dāng)?shù)毓I(yè)固廢，在一條100kg/h回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)上開展的無數(shù)次中試試驗，證實這一技術(shù)對各種固廢資源的廣泛適用性。

  由于固廢原料的性質(zhì)差異大，赤泥、脫硫石膏、電石渣等原料水分含量可高達30%～60%，若采用常規(guī)的烘干—粉磨工藝，則原料須分別干燥，不但能耗高而且工藝難實施。為此，山東大學(xué)與盛吉赤泥處理有限公司又經(jīng)過不斷的論證與嘗試，研發(fā)出適宜原料高水分特性的“濕法粉磨—均化—壓濾”生料制備工藝。

  “這一工藝既實現(xiàn)了生料的高質(zhì)量均化，又使原料的總水分通過機械壓濾得以下降，還能降低生料的氯含量;與原料直接烘干處理相比，雖然是先加水再脫水的過程，卻節(jié)約了能耗。” 山東大學(xué)燃煤污染物減排國家工程實驗室副主任王文龍教授告訴記者。

  王文龍還對記者介紹說：“這一創(chuàng)新性工藝的實踐成果，使工業(yè)生產(chǎn)線得以貫通，具備了工業(yè)生產(chǎn)的條件。 最終，我們利用赤泥、脫硫石膏、鋁灰和電石渣4種工業(yè)固廢，在一條1000t/d的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線上實現(xiàn)了硫鋁酸鹽膠凝材料熟料的連續(xù)生產(chǎn)，截至目前已累計生產(chǎn)5000多噸?！?

  協(xié)同處置固廢的又一創(chuàng)新

  在山東省水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗站于今年初出具的檢驗報告上，由茌平信發(fā)盛吉赤泥處理有限公司委托檢驗的硫鋁酸鹽水泥樣品，依據(jù)GB20472-2006標(biāo)準(zhǔn)檢驗為合格品。在建筑材料放射性核素檢驗報告中，委托檢驗的快硬硫鋁酸鹽水泥所檢樣品中天然放射性核素鐳—226、釷—323、鉀—40的放射性比活度符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》標(biāo)準(zhǔn)3.1條的要求，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。

  濟南泉鑫建材有限公司將這一新型水泥熟料與硅酸鹽水泥熟料進行了配合應(yīng)用的嘗試與實踐，發(fā)現(xiàn)具有良好的膠凝特性，非常具有推廣應(yīng)用價值。

  岑可法院士告訴記者：“結(jié)合利用赤泥、脫硫石膏等大宗工業(yè)固廢制備硫鋁酸鹽型膠凝材料，實現(xiàn)了疑難固廢的綜合利用，而且應(yīng)用情況很好，這對水泥行業(yè)是一項創(chuàng)新?！?

  吃廢量大 成本低

  據(jù)介紹，這一技術(shù)吃廢量大，赤泥的用量占比可達30%～60%，脫硫石膏10%～20%，鋁灰10%～30%，電石渣20%～40%?！爸挥兄苽淞蜾X酸鹽型膠凝材料，才能實現(xiàn)如此高比例赤泥的利用，并克服赤泥高鐵含量的限制。

  此外，固廢原料成本低，在特定工業(yè)園區(qū)可趨近于零;原料多為粉狀物料，粉磨能耗低;最佳煅燒溫度僅為1250℃～1300℃，比普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)低約150℃～200℃?！蓖跷凝埻嘎叮磥韺⒅珠_展300萬噸/年硫鋁酸鹽膠凝材料生產(chǎn)項目的立項、設(shè)計與實施，力爭使結(jié)合利用大宗工業(yè)固廢制備硫鋁酸鹽膠凝材料技術(shù)發(fā)展為固廢大規(guī)模資源化利用的有效方式，推動社會的循環(huán)發(fā)展。