利用钢渣铁矿尾渣等配料及做混合材生产硅酸盐水泥的应用

1利用钢渣、铁矿尾渣等配料及做混合材生产硅酸盐水泥的应用(副答论文)抚顺水泥股份有限公司常宏2006年7月15日2利用钢渣、铁矿尾渣等配料及做混合材生产硅酸盐水泥的应用————孙丽华高健常宏一、概述抚顺是一个以煤炭开采、石油加工和黑色冶金为主的重工业城市，拥有两大钢厂、历史悠久的矿区、四大发电厂，工业废渣的排放量位居全国前列，矿渣资源极为丰富。特别是抚顺两大钢厂排出的钢渣（年排放量在30—40万吨）和铁矿石厂生产铁粉后排出的尾矿废渣（年排放量在20—30万吨）。每年陆续排放的工业废渣，污染当地环境和河流，占用大量耕地，严重影响人们的生产生活，制约抚顺的发展步伐。我公司近几年来积极开展利用废渣开发研制新品种，并取得明显的经济和社会效益。二、生产所有工业废渣1、钢渣：包括转炉渣和电炉渣。钢渣来自抚顺特钢集团有限公司和新抚钢有限公司，采用转炉和电炉炼钢时排出的冶金废渣，年排放量在30—40万吨。2、铁矿尾矿渣：主要来自抚顺周边的铁矿石厂，尾矿渣是铁矿石厂精选铁粉后剩余的尾矿废弃渣。年排放量在20—30万吨。3、炉底渣：主要来自本溪和鞍山钢铁公司冶炼生铁时排出的冶金废渣。从1976年以来，公司一直采用熔渣配料，年用量达12万吨以上，熔渣成分合理，品味稳定，是经得起时间考验的理想原料。4、氟石膏：是抚顺铝厂生产工业副产品氢氟酸后排出的工业废弃物，年排放量在3—5万吨。选用以上四种工业废渣与石灰石作为生产水泥的原材料，其废渣用量可占生产用原材料总量的30%以上。所选的工业废渣化学成分见下表3工业废渣化学成分（%）项目名称LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O∑水分炉底渣——37.818.131.3340.278.430.5496.502.80转炉渣7.6013.233.5825.1443.685.720.2199.166.0电炉渣-2.1321.234.3226.0639.408.570.1897.631.0尾矿渣2.5371.684.2014.043.212.360.4198.435.0附着水结晶水不溶物Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3氟石膏0.5812.820.160.390.1138.220.260.2043.87三、利用工业废渣的原则和要求利用工业废渣依据主要有：一、不能改变水泥的性能优势和特性。二、不能造成二次污染，对人体无害，对水泥生产无不利影响，符合放射物有关标准规定。四、利用工业废渣配料生产各品种水泥熟料钢渣的主要成分是CaO、Fe2O3、SiO2，其中Fe2O3的含量是在25—30%左右，可考虑作铁质原料代替现生产所用的铁矿石三组分配料。但由于钢渣中SiO2的含量比铁矿石低，为了达到配料要求，就要适当提高硅质原料——熔渣的比例，熔渣同时又是水泥中Al2O3成分的主要来源。熔渣加入量提高，Al2O3成分也相应提高。所以采用钢渣代替铁矿石三组分配料在满足我公司生产特种水泥配料要求上还存在欠缺。为了弥补钢渣三组分配料的不足，选用铁矿石尾渣为硅质校正原料——因其SiO2含量在70%以上，完全可作硅质校正原料用于配料。通过实验综合分析对比后采用石灰石、熔渣、钢渣、尾矿渣四组分进行配料生产水泥熟料。在试验过程中，三次大幅度地调整配料方案，相继生产出普通水泥熟料、中低热水泥熟料，均取得圆满成功。其原料配比、生料化学成分、熟料化学成分及矿物组分见下表4原料配比及化学成分（%）石灰石熔渣钢渣尾矿渣LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKHnP普通熟料71.5018.507.402.6029.4813.002.673.3145.423.211.0952.170.80中热熟料72.7015.008.703.6030.4312.752.753.2945.832.881.1242.110.84熟料化学成分及矿物组成（%）LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3f-caoKHnP普通熟料0.2620.235.484.9662.843.780.520.800.9191.941.10中热熟料0.4121.155.205.3363.103.030.310.440.8832.010.97采用石灰石、熔渣、钢渣、尾矿渣四组分配料，其中废渣比例占原料总质量的25.4%—28.5%，平均达27.1%，利废比例比三组分配料提高9.2%，而且生料成分同三组分生料相似。通过原材料的调整而烧制出的各品种熟料，其成分和矿物组成符合要求。另外，试生产证明双窑易烧性好、节煤，熟料提产5—10%。五、利用工业废渣生产的各品种水泥性能采用工业废渣生产各品种水泥熟料，加入氟石膏，生产42.5级普通水泥、42.5级中热水泥等，其性能如下表：项目名称比面积（m2/kg）细度(%)用水量（%）安定性初凝终凝抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）水化热（KJ）3d7d28d3d7d28d3d7d42.5级普通水泥3324.024.40合格3：023：5522.434.752.54.16.58.4——42.5级中热水泥3303.024.00合格3：204：1028.944.661.95.57.08.4240270试验数据对比可看出，采用四组分配料生产的各品种水泥其性能变化不大，28天抗压强度较高。工业生产证明，利用熔渣、钢渣、尾矿渣三种废渣配料，通过原材料比例及工艺的调整可生产出符合国家标准要求的普通水泥、中热水泥等。进一步证明利用工业废渣为原料生产水泥的安全性，除了满足建筑施工技术要求等外，还进行了有关放射性及有害物质含量的测定。经国家建筑材料工业放射性及有害物质检验测试中心检验证明：当工业废渣利用率达37%以上所生产的32.5级复合硅酸盐水泥完全符合GB6566—2001《建筑材料放射性核素限量》标准要求，该产品为建筑主体材料，其产销与使用不受限制。5六、积极效益合理利用工业废渣，有效降低生产成本，提高产品价格优势。因钢渣和尾矿渣均属固体废渣，价格低廉，每吨到厂价（含运费）12元，比铁矿石每吨省30元，这些废渣又是抚顺特殊资源，可就地取材。烧失量低，生料料耗为1.34t/t，比粘土配料1.42t/t降低6%，吨熟料成本节约近5.16元，比国内采用粘土配料的厂家吨熟料成本降低7.46元，采用废渣配料，窑易烧性好，吨熟料节煤约4kg，每吨煤粉按246元计，则每吨熟料节煤0.98元，全年按生产44万吨熟料计，可节约费用270万元，效益相当可观。七、结论（1）、利用钢渣、铁矿尾渣、熔渣及氟石膏等工业废渣为原料生产硅酸盐系列水泥技术可行，其经济效益显著，社会效益突出。（2）、利用钢渣、尾矿渣及熔渣等配料及利用钢渣作混合材，氟石膏做缓凝剂所研制的多种水泥经省级、国家级检验部门检验，其性能均满足国家有关标准技术要求。（3）、利用钢渣、铁矿尾渣及熔渣等配料，改善工艺条件，双窑易烧性好、节煤，可提高熟料产量5——10%,降低生料料耗3—6%，水泥生产成本下降6.65元/吨。（4）、利用工业废渣为原料生产硅酸盐系列水泥，其废渣利用率可达30%以上。（5）、利用工业废渣生产的水泥，其放射性及有害物质含量均符合国家有关标准规定，同时生产工艺过程没有二次污染。利用工业废渣开发研制的水泥为节能、利废，化害为利，变废为宝的绿色环保产品。