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工業(yè)廢渣超細(xì)高摻是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的途徑之一

2017-01-10 14:05

  1、概述

  目前,我國(guó)水泥工業(yè)熟料煅燒處于世界領(lǐng)先水平,節(jié)能減排降本增效潛力不大。挖掘潛力主要是水泥粉磨,因?yàn)槲覈?guó)水泥中熟料含量太高。52.5級(jí)水泥含量高達(dá)85%以上,42.5級(jí)水泥也在65%以上。資源能源消耗過(guò)大,環(huán)境負(fù)荷大,挖掘潛力也大。眾所周知,工業(yè)廢渣用作水泥混合材,在水泥中主要起3個(gè)作用:一是活化效應(yīng),廢渣中活性SiO2、Al2O3與在水泥水化時(shí)析出的Ca(OH)2、鈣礬石、多余的水起化合反應(yīng)生成對(duì)水泥強(qiáng)度增長(zhǎng)有利的新C—S—H凝膠和鋁硅酸鈣;二是填料作用。它與水泥水化產(chǎn)物結(jié)合在一起,起晶核骨架作用;三是緊密堆積作用。當(dāng)廢渣粒徑比水泥粒徑小得多時(shí),可以提高水泥石密實(shí)度,繼而提高水泥強(qiáng)度,提高水泥砼抵抗外侵能力,提高耐久性。由于工業(yè)廢渣自身不具火山灰反應(yīng)能力,在水泥中只有通過(guò)水泥水化時(shí)析出的Ca(OH)2激發(fā)才會(huì)發(fā)生火山灰反應(yīng)。按照反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一般原理,在其他條件相同的情況下,反應(yīng)物參與反應(yīng)的表面積越大,其反應(yīng)速率越快,反應(yīng)越完全。說(shuō)明工業(yè)廢渣磨得越細(xì),活性越高,對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)亦越大,摻量越多。可見(jiàn)工業(yè)廢渣超細(xì)粉磨是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的有效途徑之一。

  2、超細(xì)粉磨核心設(shè)備及工藝技術(shù)

  工業(yè)廢渣超細(xì)粉磨關(guān)鍵在于粉磨設(shè)備,核心設(shè)備是磨機(jī)和選粉機(jī)。在合肥水泥設(shè)計(jì)研究院研發(fā)的高細(xì)高產(chǎn)磨基礎(chǔ)上創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的超細(xì)磨機(jī),與中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院研發(fā)的超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨工藝系統(tǒng),用于超細(xì)粉磨礦渣、粉煤灰效果良好。該系統(tǒng)具有產(chǎn)量高、電耗低、磨得細(xì)等優(yōu)點(diǎn)。成品細(xì)度30μm篩余小于3%(比表面積750m2/kg,d97<30μm,d50<10μm);平均產(chǎn)量達(dá)55t/h;平均綜合電耗超細(xì)粉煤灰低于50 kW·h/t t;超細(xì)礦渣微粉低于70kW·h/t。

  (1)超細(xì)磨機(jī)特點(diǎn):對(duì)襯板、隔倉(cāng)板、出料裝置和研磨體進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制造,改善了研磨體運(yùn)動(dòng)軌跡。傳統(tǒng)管磨研磨體只作徑向運(yùn)動(dòng),超細(xì)磨機(jī)研磨體既作徑向運(yùn)動(dòng),又作軸向運(yùn)動(dòng),提高了粉磨效率。物料一次受磨時(shí)間是Φ3.2×13m高細(xì)磨的1.5倍。長(zhǎng)期連續(xù)粉磨作業(yè)磨內(nèi)溫升小,出磨物料溫度低于95℃,不粘研磨體、不粘襯板、微細(xì)粉不易結(jié)團(tuán)。保障粉磨作業(yè)持續(xù)進(jìn)行。出磨物料細(xì)度細(xì), 30μm篩余16%±2%且容易控制。

  (2)超細(xì)選粉機(jī)特點(diǎn)1:采用懸浮分散技術(shù)、預(yù)分級(jí)技術(shù),利用空氣噴射氣流將物料進(jìn)行懸浮分散,強(qiáng)化了物料的分散能力。在物料進(jìn)入分級(jí)區(qū)前,通過(guò)預(yù)分級(jí)裝置將部分粗料直接分離,降低受選物料濃度,為清晰分選提供良好的基礎(chǔ)。然后物料再進(jìn)入渦流型轉(zhuǎn) 子分級(jí)區(qū),得到最大限度分級(jí)。切割粒徑小,小于30μm微細(xì)粉,選粉效率高達(dá)85%以上。

  3、超細(xì)磨機(jī)和超細(xì)選粉機(jī)應(yīng)用

  某水泥企業(yè)用超細(xì)磨機(jī)、超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨工藝系統(tǒng)技術(shù),新建一條年產(chǎn)30萬(wàn)噸超細(xì)礦渣微粉和粉煤灰生產(chǎn)線。2015年建成投產(chǎn)。

  (1)主要設(shè)備規(guī)格性能見(jiàn)表1

設(shè)備規(guī)格性能

  (2)工藝流程

  濕礦渣經(jīng)皮帶輸送機(jī)(上方裝除鐵器)送入喂料小倉(cāng),經(jīng)倉(cāng)底計(jì)量后由提升機(jī)喂入烘干塔,烘干至水份8%±1%,出烘干塔礦渣經(jīng)提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)(上方裝除鐵器、金屬探測(cè)器)送入計(jì)量喂料倉(cāng)喂入輥壓機(jī)進(jìn)行擠壓,出輥壓機(jī)礦渣經(jīng)提升機(jī)喂入選粉機(jī)進(jìn)行分選,同時(shí)烘干至水份<1%,合格細(xì)料由旋風(fēng)分離器收集下來(lái),經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)送入半成品庫(kù),不合格粗料用拉鏈機(jī)送入計(jì)量喂料倉(cāng)前提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)送入計(jì)量喂料倉(cāng),喂入輥壓機(jī)繼續(xù)擠壓。半成品經(jīng)庫(kù)底計(jì)量后由空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)磨機(jī)進(jìn)行粉磨,出磨混粉經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)選粉機(jī)進(jìn)行分選,合格細(xì)粉經(jīng)高效袋式除塵器收集下來(lái),經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)送入成品庫(kù)。不合格粗粉經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)喂入超細(xì)磨機(jī)繼續(xù)粉磨。生產(chǎn)過(guò)程全封閉負(fù)壓操作,設(shè)有兩個(gè)排放點(diǎn),各排放點(diǎn)都設(shè)有高效袋式除塵器,除塵效率99%,排放濃度低于15mg/Nm3,清潔文明生產(chǎn)。工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

工藝流程簡(jiǎn)圖

  (4)主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3 

技術(shù)指標(biāo)

  注:礦渣綜合電耗含烘、預(yù)粉磨

  附:超細(xì)礦渣微粉粒徑分布圖

超細(xì)礦渣微粉粒徑分布圖

超細(xì)礦渣微粉粒徑分布圖

  超細(xì)粉煤灰粒徑分布圖

超細(xì)粉煤灰粒徑分布圖

超細(xì)粉煤灰粒徑分布圖

  (5)水泥生產(chǎn)及膠砂強(qiáng)度

  利用原水泥粉磨系統(tǒng)將熟料、石膏一同入磨,粉磨至比表面積400 m2/kg±20m2/kg入庫(kù)。把水泥、超細(xì)礦渣微粉、超細(xì)粉煤灰按表4比例分別計(jì)量后,一同喂入LDHC15000連續(xù)式混合機(jī)混合均勻,即生產(chǎn)出不同品種、不同強(qiáng)度等級(jí)的水泥。

  按比例分別計(jì)量

(6)生產(chǎn)成本見(jiàn)(表5、6、7)

生產(chǎn)成本

  注:礦渣含水率20%

生產(chǎn)成本

生產(chǎn)成本

 4、同等級(jí)強(qiáng)度不同品種水泥料耗、能耗、排放量、生產(chǎn)成本見(jiàn)表8

同等級(jí)強(qiáng)度不同品種水泥料耗、能耗、排放量、生產(chǎn)成本

  注:熟料:熱耗720kcal/kg,煅燒電耗25 kW·h/t。原料:破碎、烘干、粉磨電耗25 kW·h/t。礦渣烘干煤耗45kg/t干礦渣,折合標(biāo)煤32.3kg/t干礦渣,超細(xì)粉磨電耗70kW·h/t(含烘干、預(yù)粉磨)。粉煤灰:超細(xì)粉磨電耗50 kW·h/t。P.I 52.5級(jí)水泥粉磨電耗35 kW·h/t。P.O 42.5級(jí)水泥粉磨電耗32 kW·h/t。1kg標(biāo)煤排放2.5kgCO2,1kg原料分解排放0.35kgCO2。煤電比值1 kW·h =0.123kg標(biāo)煤。

  5、總結(jié)

  (1)用超細(xì)磨機(jī)和超細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨系統(tǒng),能將礦渣超細(xì)粉磨至比表面積750m2/kg-800m2/kg,d97小于30μm,d50小于10μm,粉煤灰超細(xì)粉磨至比表面積700m2/kg-750m2/kg,d97小于30μm,d50小于10μm。且能耗低、產(chǎn)量高。超細(xì)礦渣微粉綜合電耗70 kW·h /t,超細(xì)粉煤灰綜合電耗50 kW·h/t。臺(tái)時(shí)產(chǎn)量平均55t/h。

  (2)該系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣。即可單獨(dú)超細(xì)粉磨礦渣、粉煤灰,又可單獨(dú)超細(xì)粉磨鋼渣、煤矸石等工業(yè)廢渣;比表面積>800m2/kg的超細(xì)水泥等特種水泥。

  (3)用超細(xì)礦渣微粉和超細(xì)粉煤灰作水泥混合材,節(jié)能減排降本增效成果顯著。生產(chǎn)1t

52.5級(jí)水泥節(jié)省石灰石等天然資源427kg-712kg;節(jié)省標(biāo)煤30.9kg-35.6kg;減排226.9-338kgCO2;降低水泥生產(chǎn)成本38.71元-40.46元。生產(chǎn)1t42.5級(jí)水泥節(jié)省不可再生石灰石等天然資源345kg-630kg;節(jié)省標(biāo)煤24.1kg-27.4kg;減排180.9kg-284kgCO2;降低水泥生產(chǎn)成本22.66元/t--30.78元/t。

  (4)工業(yè)廢渣超細(xì)高摻是水泥工業(yè)節(jié)能減排降本增效的有效途徑之一。

  參考文獻(xiàn):

  1.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院    粉磨項(xiàng)目組

  《空氣噴射型選粉機(jī)在超細(xì)礦渣生產(chǎn)線中的應(yīng)用》

  水泥顆粒特征與現(xiàn)代水泥粉磨技術(shù),原子能出版社2004年7月第1版

  2.《礦渣高細(xì)粉磨系統(tǒng)計(jì)算的關(guān)鍵指標(biāo)》

  水泥粉磨工藝技術(shù)及進(jìn)展,中國(guó)建材工業(yè)出版社2008年5月第1版

編輯:俞垚伊

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