國(guó)家水泥新標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》即將發(fā)布,過(guò)渡期一年,2008年10月正式實(shí)施。它是加速我國(guó)水泥工業(yè)節(jié)能減排的步伐、促使水泥質(zhì)量飛躍和實(shí)現(xiàn)我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)與ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的重要舉措,也是對(duì)我國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)更高層次的要求,提高水泥的實(shí)物質(zhì)量,順利實(shí)現(xiàn)新老標(biāo)準(zhǔn)的接軌,同時(shí)使企業(yè)取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益,是每個(gè)水泥企業(yè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
水泥工藝外加劑可以將原來(lái)不具備水化活性的物質(zhì)或混合物,經(jīng)適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)方法處理后,轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心z凝性質(zhì)的材料,以逐步減輕經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境、資源、能源的供給壓力;同時(shí),它還能夠在水泥生產(chǎn)的主要工序中,為主機(jī)設(shè)備的節(jié)能高產(chǎn)起到積極地促進(jìn)作用。它是符合科學(xué)發(fā)展觀、有利于水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝進(jìn)行節(jié)能環(huán)保改造的適用技術(shù)和產(chǎn)品更新的有效辦法。
一、應(yīng)用高效復(fù)合生料速燒劑技術(shù),提高水泥熟料產(chǎn)質(zhì)量,降低熟料生產(chǎn)成本
(一)影響水泥熟料強(qiáng)度的因素分析
影響水泥熟料強(qiáng)度的主要因素是熟料的礦物組成和熟料的礦相結(jié)構(gòu)。八年前,我國(guó)水泥采用ISO強(qiáng)度檢驗(yàn)方法后,水泥企業(yè)普遍發(fā)現(xiàn),我們生產(chǎn)的水泥熟料28天抗壓強(qiáng)度平均低10MPa左右。強(qiáng)度低的原因:
1.熟料礦物中對(duì)水泥熟料活性起主要作用的硅酸鹽礦物(C3S+C2S)含量偏低(<70%),早強(qiáng)礦物鋁酸三鈣(C3A)含量偏低(<8%),次要組分鐵鋁酸鈣(C4AF)含量偏高(>13%)。
D. Knofel提出,熟料主要礦物對(duì)28d強(qiáng)度的貢獻(xiàn)系數(shù)F28≈3×C3S+2×C2S+C3A-C4AF,所以要提高熟料強(qiáng)度,主要是提高C3S、C2S、C3A的含量,降低C4AF含量。實(shí)驗(yàn)證明:隨熟料中硅酸鹽礦物量的增加,RISO/RGB比值增高(RISO為用國(guó)際法測(cè)試的28d抗壓強(qiáng)度,RGB為用原國(guó)標(biāo)法測(cè)試的28d強(qiáng)度);隨C3S增加,RISO/RGB比值增加;隨C3A增加,C4AF降低,RISO/RGB比值增加;隨C3S+ C2S/C4AF比值增加,RISO/RGB比值增加。國(guó)內(nèi)三種不同企業(yè)的水泥企業(yè)熟料強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果對(duì)比如下:
?。?)C3S+ C2S = 80%, RISO-RGB = -0.8, RISO/RGB = 0.99;
(2)C3S+ C2S = 68%,RISO-RGB = -13.4,
RISO/RGB = 0.78;
?。?)C3S+ C2S = 73%, RISO-RGB = -5.6,
RISO/RGB = 0.89;
2.熟料礦物活性低
有關(guān)研究證明,熟料礦物晶體尺寸在20~40μm之間缺陷多的微細(xì)晶體,活性最高,RISO與RGB差值很小。只有強(qiáng)熱快燒的熟料才能獲得缺陷多的微晶,實(shí)踐證明,速燒快冷的熟料活性高,過(guò)燒熟料和還原氣氛中形成的熟料活性差。熟料質(zhì)量越好,RISO與RGB差值越小,RISO與RGB比值越大。隨游離石灰、燒失量的提高,RISO/RGB比值降低。而熟料的礦物組成與礦相結(jié)構(gòu)與熟料的率值設(shè)計(jì)、熟料煅燒溫度和過(guò)程密切相關(guān)。
不同窯型、不同配料設(shè)計(jì)的ISO法與GB法檢驗(yàn)強(qiáng)度差距較大。我國(guó)不同窯型水泥和國(guó)外水泥28天RISO與RGB抗壓強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)對(duì)比(見(jiàn)表1)。
窯 型 |
統(tǒng)計(jì)水泥數(shù)量(個(gè)) |
RISO-RGB
MPa |
RISO-RGB
RGB% |
RISO/RGB |
國(guó) 外 |
25 |
-1.9 |
-3.2 |
0.96 |
新型干法 |
18 |
-8.31 |
-13.8 |
0.86 |
濕 法 |
13 |
-10.29 |
-15.8 |
0.84 |
立 窯 |
27 |
-9.64 |
-17.8 |
0.82 |
立波爾 |
從表1可以看出國(guó)外水泥RISO與RGB的差值最小,RISO/RGB比值達(dá)0.96,而我國(guó)水泥無(wú)論那種窯型,同國(guó)外水泥相比差距均較大。我國(guó)現(xiàn)行不同窯型的水泥廠生產(chǎn)的水泥RISO/RGB值差別也較大,其主要原因是構(gòu)成水泥熟料的礦物組成和相似礦物組成的熟料煅燒狀況不同(見(jiàn)表2)。
類別 |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
f-CaO |
KH |
SM |
IM |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
國(guó)外水泥(23個(gè)) |
21.22 |
4.80 |
3.01 |
64.13 |
0.92 |
0.895 |
2.73 |
1.61 |
57 |
20 |
8 |
10 |
國(guó)內(nèi)新干法(20個(gè)) |
22.00 |
5.29 |
3.44 |
64.39 |
0.96 |
0.877 |
2.53 |
1.54 |
53 |
24 |
8 |
10 |
國(guó)內(nèi)重點(diǎn)水泥企業(yè)(56個(gè)) |
21.14 |
5.59 |
4.44 |
64.74 |
1.14 |
0.889 |
2.12 |
1.27 |
54 |
20 |
7 |
14 |
國(guó)內(nèi)立窯 |
從表2可以看出,國(guó)內(nèi)新型干法窯生產(chǎn)的水泥熟料四大礦物組成與國(guó)外水泥近似,但KH、SM、IM三個(gè)率值都比國(guó)外水泥稍低一些,看來(lái)這是造成RISO與RGB強(qiáng)度差距較大的重要因素。我國(guó)水泥配料方案的重要特征是低硅、高鐵,造成了硅酸鹽礦物含量較低。從提高水泥熟料強(qiáng)度考慮,應(yīng)盡量提高硅酸鹽礦物(C3S+ C2S)含量(≥73%),提高早強(qiáng)礦物(C3A)含量(9~10%)、降低鐵鋁酸四鈣(C4AF)含量(<13%)。歐洲通用水泥標(biāo)準(zhǔn)ENV197-1-92對(duì)波特蘭水泥熟料提出這樣規(guī)定,“波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料,以重量計(jì)至少2/3是硅酸鈣(C3S和C2S),其余為Al2O3、Fe2O3”的關(guān)系中更重視Al2O3的作用。所以為提高水泥強(qiáng)度,適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求,立窯企業(yè)應(yīng)改進(jìn)配料方案,向高硅、低鐵型轉(zhuǎn)變,并采用與此配料方案相適應(yīng)的燒成技術(shù)。
(二)采用高硅低鐵配料方案
為適應(yīng)ISO檢驗(yàn)新標(biāo)準(zhǔn)、提高水泥熟料強(qiáng)度的需要,不僅硅酸鹽礦物和鋁酸三鈣礦物的含量要高,而且比例關(guān)系要匹配。從對(duì)國(guó)內(nèi)外水泥熟料率值的分析對(duì)比看,高硅、低鐵配料方案,是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的必要技術(shù)措施。國(guó)家修訂水泥標(biāo)準(zhǔn)時(shí),作了大量的試驗(yàn)。結(jié)果表明,硅率高的熟料在配制水泥時(shí)強(qiáng)度下降小,反之則大。事實(shí)上熟料硅率高,則意味著高強(qiáng)度礦物——硅酸鹽礦物(C3S+ C2S)多,所以磨制水泥強(qiáng)度高。因而許多廠都已開(kāi)始嘗試提高硅率的配料方案:KH=0.88~0.94 SM≥2.3 IM≥1.5,生料中Fe2O3含量一般在2%以下。這一方案可以燒出質(zhì)量相當(dāng)高的熟料:C3S+ C2S=73%,f-CaO≤2%,3天抗壓強(qiáng)度≥43MPa,28天抗壓強(qiáng)度≥65MPa,而且熟料產(chǎn)量高,易磨性好。對(duì)于原燃料條件不太好的水泥廠,亦應(yīng)盡量向高硅、低鐵方案靠近。高硅、低鐵方案的生料易燒性差,所以需要有改善易燒性的高效復(fù)合生料速燒劑技術(shù)或礦化劑技術(shù)的配合,方可取得較好的效果。
?。ㄈ?yīng)用高效復(fù)合生料速燒劑,提高水泥熟料產(chǎn)質(zhì)量,降低熟料成本
高效復(fù)合生料速燒劑是配合高硅、低鐵配料方案,為提高硅酸鹽礦物含量,改善硅酸鹽礦物礦相結(jié)構(gòu)而研究開(kāi)發(fā)的具有高效復(fù)合催化功能,用于熟料煅燒的高新技術(shù)產(chǎn)品。使用高效復(fù)合生料速燒劑可大大提高生料的易燒性。
1.高效復(fù)合生料速燒劑的作用機(jī)理
?。?)降低反應(yīng)物質(zhì)點(diǎn)間的鍵能,提高化學(xué)反應(yīng)活性,強(qiáng)化SiO2與CaO的反應(yīng)能力。
?。?)促使液相提前出現(xiàn),增加液相量,降低液相粘度,從而降低燒成溫度。
?。?)促使早強(qiáng)礦物及C3S微晶的形成,從而加速了硅酸鹽礦物的形成過(guò)程。
(4)由于微量元素的固溶,提高了礦物中有缺陷的微晶的含量,同時(shí)對(duì)C3S和β-C2S起穩(wěn)定作用。
?。?)在立窯中加入速燒劑后,由于熟料在較低溫度下(1200~1300℃)快速燒成,因而窯內(nèi)上火速度明顯加快,底火上移而變薄,中間底火變淺,窯內(nèi)通風(fēng)阻力減少,有利于窯內(nèi)通風(fēng)均勻和熟料冷卻,使整個(gè)熟料燒成時(shí)間減少,特別是減少了窯內(nèi)還原氣氛,使水泥熟料在煅燒時(shí)形成良性循環(huán),故能提高熟料產(chǎn)質(zhì)量,降低熟料熱耗。
對(duì)于高硅、低鐵方案,由于Fe2O3含量較小,加之還原氣氛的減弱,F(xiàn)e2O3還原成FeO的機(jī)會(huì)很小,由于FeO固溶到C3S中,致使C3S分解為 C2S和f-CaO的機(jī)會(huì)大大降低,同時(shí)由于速燒劑中有多種離子,能固溶到β-C2S中,阻止了β-C2S向γ-C2S的轉(zhuǎn)變。速燒劑對(duì)促進(jìn)硅酸鹽礦物的形成,改善熟料的礦相結(jié)構(gòu),提高水泥熟料的活性起到?jīng)Q定性作用。
2.使用高效復(fù)合生料速燒劑應(yīng)注意的事項(xiàng)
?。?)顆粒狀速燒劑按0.5~0.8%的量均勻摻入到生料中,生料成分要穩(wěn)定,生料中900孔篩篩余≤0.5%,生料比表面積≥300m2/kg;
?。?)因廠制宜采用高硅、低鐵的配料方案;
(3)煤質(zhì)要穩(wěn)定,發(fā)熱量21000±800kJ/kg;
對(duì)于立窯廠來(lái)說(shuō),還要做到:
?。?)確保成球質(zhì)量:球徑3~5mm占90%以上;
?。?)保證暗火操作,提高全風(fēng)率;
?。?)加強(qiáng)立窯保溫,采用優(yōu)化的窯體結(jié)構(gòu)和高效節(jié)能卸料塔篦子。
3.使用效果
高效生料速燒劑使用效果見(jiàn)表3。
狀態(tài) |
立窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量(t/h) |
熟料標(biāo)煤耗(kg/t) |
熟料成本(元/t) |
KH |
SM |
IM |
f-CaO |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
熟料強(qiáng)度(MPa) | |||||
抗折 |
抗壓 | ||||||||||||||||
3 |
7 |
28 |
3 |
7 |
28 | ||||||||||||
使用前 |
11.3 |
139 |
132 |
0.95 |
1.9 |
1.2 |
3.2 |
46.2 |
26.1 |
7.8 |
14.2 |
5.2 |
6.8 |
8.6 |
32.3 |
40 |
54.2 |
使用后 |
13.5 |
115 |
119 |
0.92 |
2.3 |
1.8 |
2.4 |
56.7 |
19.2 |
9.2 |
11.6 |
6.8 |
7.6 |
8.6 |
41.2 |
51 |
63.5 |
比較 |
19.46% |
-17.27% |
-13 |
-0.03 |
+0.4 |
+0.6 |
-0.8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+8.9 |
- |
+9.5 |
說(shuō)明 本表是在ф3×11m機(jī)立窯使用高效生料速燒劑技術(shù)三個(gè)月后的平均結(jié)果,高效生料速燒劑摻加量為生料的0.7% |
大量生產(chǎn)實(shí)踐證明,使用高效生料速燒劑有下述效果:
?。?)熟料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高15%以上。
?。?)標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低15%以上。
?。?)熟料質(zhì)量:3d抗壓強(qiáng)度≥40MPa,28d抗壓強(qiáng)度≥62MPa,f-CaO≤2.0%,Loss≤1.0%。
?。?)噸熟料成本降低10元以上。
4.高效生料速燒劑在新型干法水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用
盡管生料速燒劑在機(jī)立窯水泥廠正在被不斷地推廣和應(yīng)用,然而我國(guó)的新型干法水泥企業(yè)卻對(duì)此有不同認(rèn)識(shí),認(rèn)為生料速燒劑中的微量元素是使生料產(chǎn)生低熔的主要成分,會(huì)在較低的溫度下形成液相,而使窯外分解窯的預(yù)熱器產(chǎn)生結(jié)皮堵塞,還會(huì)引起窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈。實(shí)際上,預(yù)分解窯的預(yù)熱器結(jié)皮堵塞及窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈,主要原因是由于系統(tǒng)控制的問(wèn)題,再加上大家公認(rèn)的有害成分的影響。
在使用生料速燒劑以后,修改工藝控制參數(shù)十分重要。整個(gè)系統(tǒng)因速燒劑的加入而改變,窯外分解窯的整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)也要發(fā)生很大的變化,如果仍按原來(lái)的控制參數(shù)進(jìn)行控制,那么預(yù)熱器可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)皮堵塞及窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈的現(xiàn)象。當(dāng)前,許多新型干法水泥廠在生料中有害成分很高的情況下,通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)控制參數(shù),有效地解決了預(yù)熱器結(jié)皮堵塞和窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈的工藝難題,并且許多新型干法水泥廠使用粉煤灰配料已經(jīng)取得成功,并被推廣應(yīng)用;還有的新型干法水泥廠家使用各種金屬礦的尾渣配料也已經(jīng)取得成功,而實(shí)際上粉煤灰就是低熔物質(zhì),金屬礦的尾渣中含有大量的微量元素,可以在生料煅燒過(guò)程中產(chǎn)生較低的共熔點(diǎn),卻沒(méi)有使預(yù)分解窯的預(yù)熱器產(chǎn)生結(jié)皮堵塞、窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈現(xiàn)象。這充分說(shuō)明預(yù)分解窯的低溫煅燒并不是使預(yù)熱器產(chǎn)生結(jié)皮堵塞和窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈的主要原因。。我們?cè)?jīng)在某廠預(yù)分解窯上試驗(yàn),采用高效復(fù)合生料速燒劑,在應(yīng)用中取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,達(dá)到熱耗降低15%,產(chǎn)量提高20%,熟料強(qiáng)度提高5MPa以上,而未造成預(yù)熱器結(jié)皮堵塞的現(xiàn)象的良好效果。
實(shí)踐證明在預(yù)分解窯上使用生料速燒劑同樣是可行的,并使預(yù)分解各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有了進(jìn)步。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)降低熟料的熱耗
由于高效復(fù)合生料速燒劑的作用,可以使生料在煅燒過(guò)程中形成液相的溫度大幅度降低,熟料可以在較低的溫度下快速形成,他們使用高效復(fù)合生料速燒劑的體會(huì)是:整個(gè)預(yù)分解窯的系統(tǒng)溫度降低100℃,熟料熱耗下降達(dá)10~20%。預(yù)分解窯使用復(fù)合生料速燒劑后,由于低溫煅燒,所消耗的熱量要比原來(lái)少得多,因此一般能達(dá)到節(jié)煤10~20%以上。
(2)提高窯的熟料產(chǎn)量
通過(guò)多家水泥企業(yè)使用表明,在預(yù)分解窯煅燒過(guò)程中使用生料速燒劑,熱耗可降低10%以上,在窯的發(fā)熱能力一定時(shí),節(jié)煤10%以上,理論上就可以使窯的產(chǎn)量提高10%以上(節(jié)省的這部分熱量也就可以用來(lái)燒成熟料),并且,由于微量元素的多重礦化和助熔作用,極大地提高了CaCO3的分解率,大幅度降低了物料的煅燒溫度,液相粘度也降低,熟料形成速度加快,窯的快轉(zhuǎn)率提高,因而可以大幅度提高窯的產(chǎn)量,有的達(dá)到提高產(chǎn)量20%的效果,而未增加窯的其它負(fù)荷。因此,在預(yù)分解窯上使用生料速燒劑,不僅能大幅度提高窯的產(chǎn)量,而且不增大窯的熱負(fù)荷,對(duì)篦冷機(jī)的熱負(fù)荷增加也不會(huì)很大。在2500t/d的新型干法窯上使用生料速燒劑,產(chǎn)量有望達(dá)到3000t/d;5000t/d的窯,熟料產(chǎn)量有望達(dá)到6000t/d,熟料單位電耗下降5~10kwh/t,而不增加窯和篦冷機(jī)的熱負(fù)荷。可以較大地發(fā)揮新型干法窯的潛力和性能。
?。?)提高熟料的質(zhì)量
使用生料速燒劑后,由于微量元素的多重礦化和助熔作用,使熟料在煅燒過(guò)程中生成許多過(guò)渡性的早強(qiáng)和高強(qiáng)礦物,且低溫可使熟料中的主要礦物C3S形成微晶或缺陷晶格,有利于提高熟料的活性,并且微量元素的有選擇飽和固溶,可穩(wěn)定A礦和B礦,防止發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,因此可極大地提高熟料的質(zhì)量。根據(jù)近十家使用生料速燒劑的新型干法水泥廠生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,熟料強(qiáng)度一般都可以提高5MPa以上。
?。?)提高設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)率,降低襯料消耗
使用生料速燒劑后,由于微量元素的多重礦化和助熔作用,系統(tǒng)溫度的大幅度降低,燒成帶溫度降低更大,這樣窯系統(tǒng)可以長(zhǎng)期在較低溫度下運(yùn)行,有利于提高窯系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí),低溫可以保護(hù)窯的襯料,使之免受高溫火焰的沖刷和高溫液相的侵蝕,從而提高襯料的使用壽命。
(5)減少有害成分的排放,保護(hù)環(huán)境
由于熟料熱耗降低,單位熟料的廢氣排放量亦降低,而高溫是氮氧化物生成的主要條件,系統(tǒng)溫度的大幅度降低,可使氮氧化物的排放降低20%~50%,其它有害成分的排放也大幅度降低,從而比較容易達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。高效復(fù)合生料速燒劑中的微量元素多是助熔成分,這些成分不會(huì)被揮發(fā)到大氣中去,更不會(huì)在窯內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生積聚,而是生成過(guò)渡性礦物或固溶到熟料中的A礦和B礦中去;生料速燒劑中氟含量很少,它在熟料煅燒過(guò)程中由于其它微量元素的抑制而生成過(guò)渡性礦物,不會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)形成內(nèi)循環(huán),更不會(huì)揮發(fā)到大氣中去而污染環(huán)境。生料速燒劑的使用,使水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染減輕。
?。?)不會(huì)產(chǎn)生預(yù)熱器結(jié)皮堵塞和窯內(nèi)結(jié)蛋結(jié)圈的現(xiàn)象
由于微量元素并不是易揮發(fā)性的組分,因此它不會(huì)在窯內(nèi)形成內(nèi)循環(huán),而且它可以抑制有害成分揮發(fā)形成的內(nèi)循環(huán),與生料中的有害成分形成穩(wěn)定的組分固溶到熟料中去;由于系統(tǒng)溫度降低100℃,有害成分在窯內(nèi)的揮發(fā)和內(nèi)循環(huán)大大降低。并且配料方案的改變要求系統(tǒng)控制參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,才能保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。預(yù)熱器結(jié)皮堵塞、窯內(nèi)結(jié)蛋、結(jié)圈的主要原因是在預(yù)熱器內(nèi)形成液相,而生料速燒劑的使用,煅燒時(shí)仍然要到1100℃以上才能出現(xiàn)液相,而預(yù)熱器內(nèi)的溫度要遠(yuǎn)低于此溫度,因此只要控制好最后兩級(jí)預(yù)熱器的溫度,杜絕分解爐中的煤不完全燃燒,就不會(huì)造成預(yù)熱器的結(jié)皮堵塞。
二、應(yīng)用高效復(fù)合水泥助磨劑,提高水泥強(qiáng)度,降低水泥生產(chǎn)成本
要達(dá)到水泥新標(biāo)準(zhǔn)要求,提高水泥活性是關(guān)鍵。在混凝土中我國(guó)水泥約有20~40%沒(méi)有發(fā)揮水泥水化作用。水泥的活性與水泥熟料的礦物組成、礦相結(jié)構(gòu)有關(guān),與水泥磨細(xì)程度、顆粒級(jí)配、顆粒形貌有關(guān)。如何使水泥(含混合材)更好地發(fā)揮活性。一是物理激發(fā)——高細(xì)粉磨;二是化學(xué)激發(fā)——采用對(duì)水泥無(wú)害的化學(xué)物質(zhì)激發(fā)水泥的活性。如何在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下順利實(shí)現(xiàn)新老標(biāo)準(zhǔn)接軌,采用具有助磨、增強(qiáng)等復(fù)合功能的高效復(fù)合水泥功能添加劑技術(shù)將是最理想的選擇。
?。ㄒ唬┦褂米⒁馐马?xiàng)
1.粉狀高效復(fù)合水泥助磨劑按0.4~0.5%的比例計(jì)量、液體助磨劑按0.1~0.2%的比例計(jì)量,均勻加入水泥磨中與熟料、石膏、混合材等共同粉磨或分別粉磨。
2.入磨物料綜合水份≤1.5%。
3.水泥粉磨細(xì)度45μm篩篩余≤15%,比表面積≥320m2/kg,比表面積愈大,效果越好。
4.混合材的種類和比例要恰當(dāng)。以礦渣效果最好,其次是火山灰、粉煤灰等;如果是礦渣微粉(比表面積400 m2/kg左右),摻量最好占混合材總量的一半以上。
5.通過(guò)試驗(yàn),找出石膏最佳摻入量。
6.盡量提高水泥中Al2O3的含量。
?。ǘ┦褂眯Ч?BR>
粉狀高效復(fù)合水泥添加劑從磨頭加入,與其他物料共同粉磨。在提高水泥強(qiáng)度、增加混合材摻量、降低成本方面效果顯著。其使用效果(以某廠為例)見(jiàn)表4、表5。
序號(hào) |
熟
料 |
石膏 |
礦渣 |
沸石 |
爐渣 |
粉煤灰 |
石灰石 |
助磨劑
(%) |
SO3
(%) |
細(xì)度 |
3天 |
7天 |
28天 | |||
抗折 |
抗壓 |
抗折 |
抗壓 |
抗折 |
抗壓 | |||||||||||
1# |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
/ |
2.6 |
4.0 |
5.7 |
33 |
6.8 |
42.2 |
8.0 |
55.4 |
2# |
41.5 |
8 |
45 |
- |
- |
- |
5 |
0.5% |
3.4 |
3.8 |
4.8 |
25.2 |
5.8 |
39.8 |
6.9 |
48.5 |
3# |
64.6 |
5 |
20 |
5 |
5 |
- |
- |
0.4% |
2.2 |
4.2 |
4.9 |
26.2 |
5.7 |
39.0 |
7.0 |
49.0 |
4# |
64.5 |
5 |
10 |
10 |
10 |
- |
- |
0.5% |
2.4 |
3.5 |
4.7 |
24.3 |
5.6 |
38.4 |
6.8 |
47.3 |
5# |
64.5 |
5 |
- |
30 |
- |
- |
- |
0.5% |
2.3 |
3.0 |
4.7 |
25.1 |
5.7 |
38.2 |
6.7 |
46.8 |
6# |
64.5 |
5 |
- |
- |
30 |
- |
- |
0.5% |
2.3 |
3.2 |
4.9 |
24.0 |
5.8 |
39.0 |
6.9 |
47.0 |
7# |
從表4可以看出應(yīng)用助磨劑技術(shù)在同等情況下,可大幅度提高混合材摻量,這是水泥企業(yè)降低成本的重要手段,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從表5可以看出,增加0.5%助磨劑后,3天抗壓強(qiáng)度基本不變,28天抗壓強(qiáng)度一般提高2~5MPa,顯然水泥助磨劑技術(shù)是適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的重要技術(shù)。
試驗(yàn)編號(hào) |
試驗(yàn)用出廠水泥編號(hào) |
物料配比 |
細(xì)度 |
用水量 |
凝結(jié)時(shí)間 |
抗折強(qiáng)度 |
抗壓強(qiáng)度 |
強(qiáng)度檢測(cè)方法 |
化學(xué)成份 | ||||||
水泥 |
助磨劑 |
初凝 |
終凝 |
3天 |
28天 |
3天 |
28天 |
Loss |
SO3 |
MgO | |||||
5-6-1 |
5-1
P·0 42.5 |
100 |
/ |
6.7 |
127 |
2:11 |
3:10 |
3.7 |
7.4 |
16.7 |
40.3 |
ISO |
3.31 |
2.75 |
2.28 |
99.5 |
0.5 |
6.4 |
130 |
1:46 |
2:40 |
4.0 |
7.2 |
23.1 |
45.8 |
ISO |
3.56 |
2.42 |
2.85 | ||
5-6-2 |
5-2
P·0 42.5 |
100 |
/ |
6.3 |
128 |
2:19 |
3:19 |
3.8 |
8.4 |
16.1 |
39.8 |
ISO |
3.46 |
2.70 |
2.23 |
99.5 |
0.5 |
6.0 |
132 |
1:47 |
2:42 |
3.9 |
8.2 |
22.6 |
45.0 |
ISO |
3.67 |
2.69 |
2.87 | ||
5-6-3 |
5-3
P·0 52.5 |
100 |
/ |
3.6 |
128 |
1:51 |
2:41 |
5.2 |
9.2 |
26.7 |
52.1 |
ISO |
1.22 |
2.68 |
1.86 |
99.5 |
0.5 |
3.4 |
130 |
1:25 |
2:17 |
5.8 |
8.5 |
33.6 |
55.0 |
ISO |
1.90 |
2.69 |
1.64 | ||
5-6-4 |
三、使用外加劑對(duì)水泥工業(yè)節(jié)能減排的作用
?。ㄒ唬┕?jié)能減排
高效復(fù)合水泥助磨劑應(yīng)用與水泥生產(chǎn):
可降低熟料用量10%;
降低水泥粉磨電耗10%;
多消納工業(yè)廢渣10%。
按中小型水泥生產(chǎn)一般水平,熟料電耗75kwh/t、標(biāo)準(zhǔn)煤耗140kg/t、水泥粉磨電耗30kwh/t計(jì)算,每生產(chǎn)一噸水泥可以:
節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤14kg;
節(jié)電3kwh;
減少石灰石消耗130kg;
減少粘土消耗18kg;
多用工業(yè)廢渣100kg;
減排工業(yè)粉塵1kg;
減排CO2氣體100kg;
減排SO2氣體0.13kg;
減排NOX氣體0.15kg。
?。ǘ┕?jié)省資源與土地
一噸粉體高效復(fù)合水泥助磨劑可供生產(chǎn)200噸水泥使用;一噸液體高效復(fù)合水泥助磨劑可供生產(chǎn)1000噸水泥使用。
山東宏藝科技有限公司年產(chǎn)粉體高效復(fù)合水泥助磨劑30萬(wàn)噸;液體高效復(fù)合水泥助磨劑10萬(wàn)噸;可供每年生產(chǎn)水泥16600萬(wàn)噸使用。因此可以:
減少粘土消耗288萬(wàn)噸,按每0.5噸粘土/m2計(jì)算,節(jié)約耕地8640畝;
多消納工業(yè)廢渣1600萬(wàn)噸,按工業(yè)廢渣占地3t/m2計(jì)算,節(jié)省占地8000畝。
?。ㄈ┱雇?BR>
1.臨沂市
2006年臨沂市水泥產(chǎn)量1200萬(wàn)噸,如果有50%的水泥生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用了水泥助磨劑技術(shù),則可:
節(jié)電0.63億kwh;節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤8.4萬(wàn)噸;減少石灰石消耗78萬(wàn)噸;減少粘土消耗10.8萬(wàn)噸;多消納工業(yè)廢渣60萬(wàn)噸;
減排CO2氣體60萬(wàn)噸,減排SO2氣體0.08萬(wàn)噸。
2.山東省
2006年山東省水泥產(chǎn)量16600萬(wàn)噸,如果有50%的水泥生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用了水泥助磨劑技術(shù),則可:
節(jié)電8.73億kwh;節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤115萬(wàn)噸;減少石灰石消耗1079萬(wàn)噸;減少粘土消耗150萬(wàn)噸;多消納工業(yè)廢渣830萬(wàn)噸;
減排CO2氣體830萬(wàn)噸,減排SO2氣體1.08萬(wàn)噸。
3.全國(guó)
2006年全國(guó)水泥產(chǎn)量為12.4億噸,如果有50%的水泥生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用了水泥助磨劑技術(shù),則可:
節(jié)電65億kwh;節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤855萬(wàn)噸;減少石灰石消耗8028萬(wàn)噸;減少粘土消耗1112萬(wàn)噸;多消納工業(yè)廢渣6175萬(wàn)噸;
減排CO2氣體6175萬(wàn)噸,減排SO2氣體8.03萬(wàn)噸。
節(jié)約耕地33330畝;節(jié)省占地30860畝。
總之,適應(yīng)水泥新標(biāo)準(zhǔn),既要保證生產(chǎn)水泥達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求,企業(yè)又要獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,那么在燒成系統(tǒng)應(yīng)用高效生料速燒劑能最大限度地提高水泥熟料強(qiáng)度,降低熟料成本,減少大氣污染物的排放量。在水泥粉磨系統(tǒng)應(yīng)用高效復(fù)合水泥助磨劑,提高水泥活性,達(dá)到增加混合材摻量,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力的目的。