水泥技术|冶炼锌铅湿废渣在水泥熟料烧成中的应用

防水之家讯：近年来，在深圳市中金岭南铅锌集团有限公司的支持下，凡口水泥厂与华南理工大学材料科学与工程学院合作，开展了利用冶炼锌铅湿废渣作为部分原料在湿法回转窑上煅烧水泥熟料的研究，并成功地应用于生产中，为冶炼锌铅工业湿废渣找到了一条综合利用的途径，具有明显的社会、经济和环境效益。 1　锌铅湿废渣的化学组成

冶炼厂的1、2号回转窑锌铅湿废渣化学组成见表1。用其代替部分粘土、铁粉和矿化剂，在湿法回转窑上煅烧水泥熟料既可扩大水泥原料资源，又可把其中的碳加以综合利用。 表1 锌铅湿废渣化学组成 (%) 废渣 SiO2 Fe2O3 CaO MgO Al2O3 S C Pb Zn 冶炼厂1号回转窑 28.17 39.97 6.05 5.20 17.27 3.25 20.38 0.014 0.003 冶炼厂2号回转窑 28.06 39.42 5.26 5.56 17.27 3.47 15.33 0.067 0.008

2　配方优化

由于冶炼锌铅湿废渣中铁、硅、铝和碳的含量较高(如表1所示)，用其作原料时，应考虑石灰质、硅质、铁质原料和燃料的质量符合配方要求。凡口水泥厂所采用的原、燃料化学成分见表2，煤的工业分析见表3，主机设备见表4。 表2 原、燃料化学成分 名称 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 铁粉 14.13 11.33 7.47 61.82 2.48 1.44 － 98.67 锌铅干废渣 － 28.11 17.27 39.69 5.65 5.38 3.36 99.46 综合煤煤灰 － 56.30 28.14 6.50 2.88 1.46 － 96.28表3 煤的工业分析 Mad/% Aad/% Vad/% FCad/% Qnet,ar/(kJ/kg) 1.19 28.04 13.80 56.97 23 052
注：综合煤中烟煤、无烟煤分别为1/3和2/3。 表4 主机设备概况 名称 规格/m 台数 设计能力/(t/h) 石灰石破碎 Φ1.25立式破碎机 2 50×2 生料粉磨 Φ2.4×13管磨 1 50 熟料煅烧 Φ2.5/3.0×90湿法回转窑 3 10×3 综合煤粉磨 Φ2.2×4.4 1 10 水泥粉磨 Φ2.4×13管磨 1 30 水泥包装 两嘴包装机 1 30经过试验及配方优化研究结果表明，采用锌铅湿废渣可代替20%～30%硅质原料和100%铁质原料，使用时适当降低KH、提高SM，有利于提高熟料质量。使用锌铅湿废渣前后入窑生料浆化学成分及三个率值的比较见表5。 表5 锌铅湿废渣使用前后入窑生料浆化学成分及率值比较 项目 入窑料浆化学成分/% 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　锌铅湿废渣配料对湿法回转窑熟料煅烧的影响

该研究的主要技术关键是如何解决废渣中含硫较高、容易形成硫酸盐窑皮、易引发窑内结圈影响通风的问题，凡口水泥厂近年来以华南理工大学材料科学与工程学院为技术依托，通过适当调整配方、加强通风、优化窑操作参数等措施较好地解决了上述问题。利用冶炼锌铅湿废渣代替约20%的粘土和100%的铁粉，生料中含有适量的碳、硫和微量的锌铅组分，既可在生料浆制备过程中起着改善料浆流动性的作用，在满足入窑料浆流动度的情况下可使料浆水分减少1%～2%，又可在熟料烧成过程中起到矿化剂的作用。使用锌铅湿废渣前后熟料化学成分、率值、矿物组成及物理性能的比较见表6、7。 表6 锌铅湿废渣使用前后熟料化学成分、率值及矿物组成的比较 项目 化学成分/% 率 值 矿物组成/% 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 锌铅湿锌废渣使用前后熟料物理性能的比较 项 目 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 比表面积/(m2/kg) 凝结时间/(h:min) 3d 7d 28d 3d 7d 28d 初凝 终凝 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，使用锌铅湿废渣配料后，在湿法回转窑上烧成的水泥熟料fCaO从1.38%降低到0.57%，硅酸盐矿物总量从72%左右提高到74%，因而在比表面积相近时熟料各个龄期的强度都有所提高，为磨制优质水泥创造了条件。

4　经济和社会效益分析

凡口水泥厂自1997年7月使用冶炼锌铅湿废渣以来，已利用冶炼厂锌铅湿废渣5.8万t，生产了优质水泥近50万t。所生产的优质“狮岭牌”水泥已广泛应用于深圳、广州的立交桥、高架路、高层建筑、虎门大桥、京珠高速公路等重点工程，由于水泥质量稳定、富余强度高、应用效果优良，因而用户满意。


根据生产成本计算结果表明，使用冶炼锌铅湿废渣后，水泥每吨成本降低5元/t，既为水泥企业获得经济效益近250万元，又为锌铅冶炼厂节约了每年30万元堆放湿废渣资金以及环保部门“三废”处理的款项，改善了生态环境。

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