煤矸石占全國工業固體廢棄物總量的20%左右,大量的煤矸石占用堆存場地,且對土壤、水質及環境造成污染。而水泥企業各道工序均能大量的消化、使用不同品質的煤矸石,實現企業降本增效的同時,又保護了環境。
那么,煤矸石在水泥行業都有哪些利用途徑?使用效果如何?又有哪些注意事項呢?
1、煤矸石代替粘土用于生料配料
煤矸石主要成份與粘土相近,可替代粘土作為硅鋁質材料使用,為水泥熟料提供SiO2、Al2O3及少量的Fe2O3。根據煤矸石成份的差異,在配料方案設計中,可適當調整其它輔材品質或用量來滿足設計需求。由于煤矸石中有少量的熱量,若能合理控制摻量,穩定窯系統熱工制度,還能有效降低煤耗,節約生產成本。
煤矸石的優劣勢分析
?。?)煤矸石的使用比例
由于未燃煤矸石具有一定熱值,為防止預熱器堵料等工藝事故發生,應結合當地資源狀況,將煤矸石使用比例控制在8%以內,熱值控制在200kcal/kg以內。
煤矸石生產實際配比
(2)煤矸石使用對熟料質量的影響
使用未燃煤矸石配料后,熟料的3d、28d強度略有下降,標準稠度基本保持不變,由于易燒性得到改善,游離鈣合格率上升明顯,熟料的易磨性改善明顯。
(3)煤矸石使用對原料磨的影響
與全部使用粘土配料相比,由于煤矸石易磨性變好,煤矸石中的碳質結構有助磨效果,磨內料層厚度變薄,磨機主電機電流下降5A,磨機臺時產量提升,電耗指標得到改善。
?。?)煤矸石使用對窯系統的影響
煤矸石使用后,窯臺時產量基本保持不變,由于煤矸石有一定的熱值,在生料煅燒的過程中產生一定的熱量,C1預熱器出口溫度有不同程度的上升,PH鍋爐進口溫度上升,余熱發電量得到一定程度的提升。
?。?)煤矸石用于生料配料的使用建議
?。?)不同熱值的煤矸石均可用于生料配料,未燃煤矸石具有一定發熱量的特點,使用單位應合理控制煤矸石熱值,盡量選用低熱卡煤矸石用于生料配料;若當地煤矸石熱值普遍較高,高于200kcal/kg時,應嚴格控制煤矸石摻量,避免預熱器堵料之類的工藝事故發生。煤矸石熱值及摻量控制以系統結皮量、通風阻力可控為原則,可根據試驗摸索確定。
(2)嚴格控制煤矸石中全S含量,不宜超過0.8%,若含量超標易造成窯尾煙氣SO2含量不受控。
2、煤矸石用于熟料煅燒
由于煙煤揮發份較高,使用煤矸石配煤磨制的煤粉揮發份下降,煤磨的安全運行得到了保障,煤矸石水分較小,搭配使用后,煤磨運行的穩定性得到提升,煤粉細度、水分有所下降,從而保證了煤粉在預熱器及窯內充分燃燒,與未摻煤矸石相比,標準煤耗略有下降。
使用建議:
?。?)加強煤矸石質量驗收,嚴格控制大塊,杜絕煤矸石熱值大幅度波動,防止大塊卡料或熱值波動造成搭配后的煤粉熱值波動,影響窯的正常煅燒。
?。?)加強計量管理,保持煤矸石的摻入比例穩定、均衡。
?。?)使用時,要根據搭配后的煤粉煅燒效果摸索確定搭配比例,避免工藝事故發生。
3、煤矸石用于水泥粉磨
按照GB/T2847《用于水泥中的火山灰質混合材料》,煤矸石分為活性與非活性兩種?;钚悦喉肥蓮V泛應用于普通水泥、火山灰質水泥、砌筑水泥、復合水泥等水泥生產,而非活性煤矸石只能用于砌筑水泥、復合水泥生產。我公司用于水泥粉磨的煤矸石均為熱活化處理后的煤矸石,質量相對穩定。
(1)使用煤矸石的特點
?。?)煤矸石對水泥質量的影響
使用煤矸石與燃煤爐渣相比,水泥強度略有下降,但均在
受控范圍,兩種配料方案生產的水泥凝結時間、標準稠度基本
持平。
?。?)煤矸石對水泥粉磨系統的影響
由于活化煤矸石易磨性較好,具有一定的助磨效果,磨機的研磨效果得到改善,使用后水泥磨臺產上升10t/h,電耗下降了0.93kwh/t,生產運行質量明顯提升。
?。?)使用建議
使用熱活化處理的煤矸石,在驗收時應對外觀質量加強驗收,若煤矸石熱活化處理溫度不夠或未處理,其活性及火山灰性均難以達到GB/T2847要求,應嚴禁使用。
燒結煤矸石活性與LOSS成正比,建議LOSS控制5.0%以下,以確保水泥質量。
4、煤矸石其他方面的循環綜合利用
不同品質的煤矸石,不僅可以用于生料配料、水泥粉磨,還可用于輔助發電,即在水泥企業建設煤矸石發電鍋爐,與余熱發電并氣發電,達到循環綜合利用的效果。
煤矸石發電沸騰鍋爐產出的廢渣為燃煤爐渣、粉煤灰及脫硫石膏,廢渣品質與火力發電廠排廢產品品質基本一致,可循環利用于水泥生產,不產生任何廢渣,資源綜合利用率高。
隨著能源日益緊張,資源日益枯竭,低熱值煤矸石發電系統具有較大市場競爭優勢:
一是使用低熱值煤矸石價格較低,資源豐富,渠道廣泛,可直接使用1500kcal/kg煤矸石,還可以使用煤炭與熱值在200-500kcal/kg無利用價值的煤矸石進行搭配,有效的消化庫存廢渣;
二是煤矸石發電與普通的煤矸石熱活化工藝不同,低熱值煤矸石發電系統燒結溫度高、通風良好,產出的燃煤爐渣呈青灰色,LOSS在3.0%以下,活性高,傳統的煤矸石熱活化工藝處理后的煤矸石顏色往往偏紅,影響水泥顏色,且活性及火山灰性往往達不到GB/T2847標準要求;
三是低熱值煤矸石發電系統配備脫硫系統,廢氣排放均在環保要求范圍內。
來源:韓邦華.煤矸石在水泥行業中的綜合利用[J].江西建材,2019(11):6-8.
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