利用电石渣生产水泥

利用电石渣生产水泥1 引言建设节约型社会、发展循环经济已成为人们的共识，处理电石渣的传统方式已不能适应社会发展的要求，甚至被政府环保部门明令禁止，如何有效地处理电石渣已经成为各生产厂可持续发展的“瓶颈”问题。

只有水泥工业把电石渣作为代替石灰石质原料，对电石渣消耗量最大、最为彻底、技术上也最为成熟，因此作为原料生产水泥成为综合利用电石渣的主要途径。

有效地综合利用电石渣，对保护环境、节约土地和水资源及实现经济可持续发展具有显著的生态和社会效益。

合肥水泥研究设计院十分注重水泥行业的循环经济发展，研究各种工业废渣在水泥生产中的综合利用，一直致力于用电石渣生产水泥的综合技术与装备的开发研究，采用多种水泥生产工艺消化电石渣并取得显著成绩；继在安徽皖维高新材料股份有限公司成功采用电石渣掺量15%干磨干烧工艺生产水泥的基础上，适时地提出能否用新型干法生产工艺煅烧高掺量电石渣的新课题，即用电石渣替代70～80%石灰石或全部石灰石生产水泥熟料，该课题的意义在于：1.1、由于电石渣的特性和电石渣配料生料的特殊性，业内人士一直有新型干法生产工艺不适合煅烧高掺量电石渣生料的观点，如果该项技术有所突破，将为预分解技术处理其它工业废渣带来新的启迪，为形成一套优质、高效、节能、环保以及单条生产线规模大型化的现代水泥生产方法提供良好的示范。

1.2、该项技术与带压滤湿法回转窑生产工艺相比节煤30%，同时每生产1吨熟料节水0.15吨，与湿磨干烧生产工艺相比节水0.66吨。

对于煤炭储采比不足百年的中国来说节能尤其重要，不能以处理电石渣消耗大量能源为代价。

1.3、生产1吨熟料需要消耗1.28吨优质石灰石，同时向大气中排放0.57吨CO2，用电石渣替代石灰石生产水泥熟料，可以减轻我国石灰石矿的开采和减少CO2排放。

1.4、随着煤化工行业科学技术的不断进步，生产过程中电石渣以干基（含水分10-12%）排放，将为新型干法生产工艺煅烧高掺量电石渣提供捷径。

2 利用电石渣生产水泥熟料的技术进步在我国利用电石渣生产水泥熟料始于上世纪七十年代，当时主要采用湿法长窑生产工艺，随后利用电石渣生产水泥熟料的工艺多种多样，不仅有立窑、湿法长窑以及立波尔窑，而且还有五级旋风预热器窑生产工艺，但这些生产工艺的技术经济指标相对落后，不符合国家的相关产业政策，目前广泛采用以下几种生产工艺：2.1 带压滤湿法回转窑生产工艺将成分基本稳定的电石渣浆直接送入已磨好的其它组分的料浆库中制成混合均匀的生料料浆，通过机械脱水成为含水分34%左右的料饼，送入回转窑煅烧成水泥熟料。

这一技术方案优点是电石渣可以替代全部石灰石生产水泥熟料，但其缺点一是生产工艺落后，热耗高，熟料烧成热耗一般在6000kJ/kg 左右，不符合国家产业政策，已处于淘汰范例。

二是回转窑单位容积产量低，很难实现大型化，企业的规模效益难以实现，单机生产能力难以满足国家产业政策的要求；三是其它组分必须加水粉磨成合格的料浆，每生产1吨熟料需要多消耗0.15吨水，无形中增加水资源和能源的消耗。

该生产工艺过去是大多数化工企业的主要选择；随着煤价的上涨，许多湿法回转窑生产厂被迫停产，这是影响水泥工业可持续发展的首要因素。

2.2 湿磨干烧生产工艺将成分基本稳定的电石渣浆直接送入已磨好的其它组分的料浆库中制成混合均匀的生料料浆，通过机械脱水成为含水分34%左右的料饼，再送入破碎烘干机利用窑尾废气余热烘干料饼，烘干后的物料随气流进入窑尾预热器、分解炉、回转窑煅烧成水泥熟料。

这一技术方案优点是回转窑单位容积产量较高，热耗较低，熟料烧成热耗为4000kJ/kg。

其缺点一是电石渣在原料中的掺量一般在15%以下，消耗电石渣量有限，对资源的综合利用不利；二是其它组分必须加水粉磨成合格的料浆，每生产1吨熟料需要多消耗0.66吨水，增加了水资源和能源的消耗；三是电石渣浆计量和控制较为困难，工艺流程较复杂，运转率低。

2.3 新型干法生产工艺采用机械脱水作为湿排电石渣的前置处理设备，利用窑尾高温废气作为烘干热源，使用烘干能力强的立式磨对含水量较高的配合原料进行烘干粉磨，采取新型干法生产工艺生产水泥熟料，熟料烧成热耗3410 kJ/kg，生产技术先进、能耗低，这一技术方案代表水泥行业目前最先进的水泥生产技术，其优点非常明显，一是回转窑单位容积产量高，热耗低，熟料烧成热耗为3410kJ/kg；二是其它组分不需要加水，节省了水资源和能源的消耗；三是简化了烘干环节，工艺流程简单。

其缺点一是电石渣在原料中的掺量一般在15%以下，消耗电石渣量有限，较难证明使用废渣的优势，只有通过增加生产规模来大量消耗电石渣，相应的增加固定资产的投资，对资源的综合利用不利，不能满足日益增长的环保要求，也在一定程度上影响了这一技术的推广应用；二是滤饼与其他原料一起直接进入烘干能力强的立式磨进行烘干粉磨，电石渣滤饼计量和控制较为困难。

根据以上国内外对电石渣的处理情况，可以看出，目前作为原料生产水泥成为综合利用电石渣的主要途径。

而现有的生产工艺都存在一定的缺陷，必须研究开发一种技术先进、设备可靠、产量高、能耗低的符合当前水泥技术发展潮流的电石渣替代石灰石煅烧水泥熟料新型干法水泥生产工艺，来取代现有的生产工艺，以提高企业的技术装备水平和经济效益。

更重要的是，此举能更多地提高电石渣的掺量，用电石渣替代石灰石生产水泥，变废为宝，对我国建材行业和化工行业的节约能源、保护环境和资源综合利用具有广阔的前景，对建设节约型社会、发展循环经济具有深刻的示范作用。

3 高掺电石渣生产水泥新型干法生产工艺介绍（淄博宝生）国内首条1200t/d高掺电石渣干磨干烧新型干法水泥生产线，采用电石渣脱水、立磨烘干、新型干法预分解窑煅烧等一系列节能环保综合技术，于2005年8月8日在淄博宝生环保建材有限公司一次点火成功并生产出合格熟料，目前系统阻力≤5000 Pa，熟料热耗≤760×4.18 kj / kg，出预热器废气温度320－340℃，电石渣替代80%石灰石，电石渣在原料中的掺量在60%以上，年消耗电石渣30万吨，实现了持续稳定生产，达到国内领先水平。

该生产线可行性研究报告荣获2006年度建材行业优秀工程咨询成果奖一等奖。

3.1 电石渣浆的脱水、压滤及预烘干含水90%左右电石渣液通过料浆泵送到2-Ф24m浓缩池中，经浓缩后的电石渣液含水80%左右。

带隔膜板框压滤的脱水能力较强，料饼水分较低，压滤后的滤饼水分含量一般在40%以下。

高水分电石渣在生产中需要热耗较高，经济上不合算，同时给电石渣的输送、储存带来困难，因此采用带隔膜板框压滤进行电石渣过滤脱水，可以排出滤饼颗粒间的微离水份；实际生产中料饼的水分最好状态为25%，一般能保证在32%～36%。

电石渣浆采用机械脱水后水分一般在32～35%范围内波动，给电石渣的输送、储存和准确配料带来困难，因此必须对电石渣进行预烘干；由于电石渣属于高湿含量轻质废渣，烘干处理难度非常大。

根据实验结果，确定电石渣烘干终水分控制在15%左右，在电石渣的输送、储存过程中不会发生粘堵，可以准确配料；压滤后的电石渣其塑性、粘性均在表观大幅度降低，具有一种类似水泥浆体“假凝”现象的物理性质，经储存风干后和采用防堵措施，解决了喂料及粘堵；供热系统提供900～1100℃持续高温烟气，选择长径比较大的烘干机，安装强化蒸发装置，使电石渣在其有效烘干区域内有充裕的干燥强度和时间；系统选用能处理高浓度粉尘、抗结露、防腐蚀袋收尘器进行收尘，使其达标排放；Ф3.0×25m回转式烘干机系统设计能力为23t/h。

实际生产中系统运行稳定，单机能力为23～26t/h。

3.2 原料烘干及粉磨立式磨集粉磨、烘干、分级和气力输送于一体，特点是粉磨效率高、电耗低、烘干能力大、产品细度易于调节、粒度均齐、化学成分容易控制、噪音低、扬尘少、系统工艺流程简单、设备布置紧凑、占地面积小、土建费用低等，特别是能充分的利用窑尾废气进行烘干，利用率达到90%。

电石渣的主要化学成分是Ca(OH)2，其颗粒微细，1～50微米颗粒占80%左右，是一种含CaO纯度(65%左右)较高、化学成分又比较稳定的工业废渣，需要粉磨的量微乎其微，但要充分的利用立磨烘干能力强、均化效果好的优势。

本工程生产采用电石渣、粘土、石灰石、硫酸渣、砂岩五组份配料，需要研磨的物料约占37.7%，根据入磨物料综合水分为11～13%的要求和原料易磨性实验，我院专为粉磨电石渣研制的HRM1900/2200立式磨，保证磨机具有45～60t/h 生料的研磨能力和80～90t/h生料的烘干能力。

当水分为10～12%入磨混合料在磨辊的快速碾压下，物料被粉碎并且向磨盘边沿风环处抛洒，被70～90m/s的高速气流带起，产生强烈的热交换，水分没有来得及蒸发的大块物料会再次沉落，反复带起、沉落，充分进行热交换，高速气流在磨腔内流速很快降低，形成强烈的紊流场，特别适合于电石渣微细颗粒的烘干；粉状物料随气流一起上升通过磨机上壳体进入分离器的分级区，在分离器转子叶片的作用下，其中的粗粉落回磨盘与新喂入的物料一起重新粉磨，合格的细粉随气流一起出磨，经高效旋风收尘器收集后，与增湿塔和窑尾电收尘器收集的粉尘混合，由输送设备送入均化库内均化储存。

出磨的废气汇入窑尾电收尘器进行除尘后达标排放。

HRM1900/2200立式磨产量为75～85t/h，系统电耗可达16kWh/t。

3.3 预分解系统电石渣配料生产水泥熟料时，必须充分考虑预热器、分解炉的结构；电石渣的掺入量越大，对预热器、分解炉的结构设计影响也越大。

对系统综合分析和平衡计算，确定烧成热耗为3100～3360kJ/kg，其中蒸发生料的物理水耗热35kJ/kg，熟料形成热1024kJ/kg，废气温度按340℃考虑时，废气带走热700kJ/kg，入窑物料分解率按90～95％设计，研制开发出低阻型、高分离效率、显著防堵的新型低压损S型结构、3R大包角型式蜗壳、偏锥新型五级旋风预热器，分解炉采用旋流、喷腾、悬浮原理，使燃料有充分的燃烧时间，物料与燃料充分混合，在炉内有较长的停留时间，燃料在较低温度的SC室大量燃烧，全炉系统没有产生局部高温的条件，因而系统结皮堵塞现象少，预分解系统关键部位采用特殊的衬料，研制出RBH5/1300型预分解系统。

生料计量后由高效胶带斗式提升机送入五级旋风预分解系统，经过预热、分解后入F3.2×52m回转窑，入窑物料温度约850℃，表观分解率为90～95%，出窑熟料温度约1300℃，出冷却机熟料温度为65℃＋环境温度，经篦式冷却机冷却破碎后由链斗输送机送入一座1－F50m帐篷库储存。

3.4 实际运行效果电石渣浆的脱水、压滤及预烘干、生料粉磨、煤粉制备分别于2005年7月18日、7月28日顺利进行负荷试车，8月22日生料粉磨系统产量稳定在76t/h，到2005年9月生料系统产量稳定在85t/h以上，系统平均电耗16kWh/t；烧成系统于2005年8月8日点火，8月12日烧出合格熟料；烧成系统运行初期产量控制在1000t/d左右，随着操作人员操作水平的提高，在设备运转良好的条件下，产量逐渐增加，2005年9月20～22日连续运转72小时，生产熟料3786吨，平均日产熟料1262吨，熟料标号达58MPa以上，熟料烧成热耗3176kJ/kg （760kCal/kg），实现达标。