P.C32.5水泥混合材的開發(fā)利用

李云卿

（河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，石家莊 050051）

1 現(xiàn) 狀

湖南常德地區(qū)水泥主要混合材干粉煤灰資源嚴(yán)重不足，主要是常德地區(qū)最大的火電廠石門電廠4臺30萬千瓦機(jī)組長期運(yùn)行1到2臺機(jī)組。一是石門電廠剛被陜煤集團(tuán)收購，生產(chǎn)不正常；二是全國宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣，湖南常德地區(qū)也是一樣，用電量需求下滑；三是近年雨水豐富，水電充足。石門電廠被陜煤集團(tuán)收購后，大量使用低灰分高發(fā)熱量煤，干粉煤灰排放量大幅減少。

當(dāng)?shù)厮喈a(chǎn)品中80%左右為P.C32.5水泥，從2012年開始P.C32.5水泥享受國家資源綜合利用退稅政策（廢渣摻量不低于30%）。鑒于當(dāng)前狀況，應(yīng)積極開拓其他水泥混合材廢渣資源，如干石灰渣、濕石灰渣和濕粉煤灰等。2012年同樣由于國家宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣的影響，市場石灰需求相對下滑，干石灰渣供應(yīng)量急速萎縮，滿足不了公司需求；但是當(dāng)?shù)貪袷以穹勖夯屹Y源非常豐富，由于濕石灰渣、濕粉煤灰水分高達(dá)18%到20%，摻量受到限制；目前干質(zhì)混合材廢渣供應(yīng)是制約當(dāng)?shù)厮鄰SP.C32.5水泥生產(chǎn)的主要瓶頸。

目前水泥廠P.C32.5水泥混合材廢渣主要有干粉煤灰、干石灰渣、陳石灰渣和濕粉煤灰等幾種；干粉煤灰和干石灰渣貨源非常緊張，而陳石灰渣和濕粉煤灰由于水分影響其摻量受到限制。

2 分 析

開發(fā)重點(diǎn)：一是加大干質(zhì)混合材廢渣進(jìn)廠量和開拓新的混合材廢渣使用，以滿足國家資源綜合利用要求，二是通過降低混合材成本和研究通過外加劑降低P.C32.5水泥生產(chǎn)成本。

附近最豐富的資源就是石煤，其儲量非常大，石煤的灰分在75%左右，發(fā)熱量在1 000千卡/公斤左右。

目前水泥中使用石煤產(chǎn)生的廢渣主要有兩種：一種是當(dāng)?shù)乩习傩沼檬涸谕粮G中燒制石灰產(chǎn)生的石灰廢渣，分為新生態(tài)干石灰渣和水分高（18%左右）陳石灰渣，目前干石灰渣為P.C32.5水泥中主要混合材，陳石灰渣由于入水泥磨水分限制，摻量較少；另一種廢渣是由當(dāng)?shù)夭捎檬簽槿剂系男⌒突鹆Πl(fā)電廠產(chǎn)生的濕粉煤灰（水分高達(dá)20%左右），同樣由于水分限制，摻量較少。

當(dāng)前水泥混合材廢渣進(jìn)廠價（含稅）為：干粉煤灰65元/t左右、干石灰渣40元/t左右、陳石灰渣30元/t左右、濕粉煤灰35元/t左右；石煤進(jìn)廠價為53元/t左右。

該文提出利用當(dāng)?shù)刭Y源非常豐富的石煤生產(chǎn)水泥活性干混合材，通過對附近廢渣資源進(jìn)行考察，提出了幾種水泥混合材開發(fā)利用的方案。

3 實(shí) 例

方案一：石灰窯單獨(dú)燃燒石煤，出窯熱渣與陳石灰渣拌合，放置，自然烘干水分。

周邊礦山附近有大量的石煤資源以及幾十年的陳石灰渣，而且陳石灰渣邊上有4個石灰窯（已停產(chǎn)），1臺窯每天大約可以生產(chǎn)100t熱渣，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可摻150t陳石灰渣，經(jīng)過鏟車拌合打堆，燜上2d蒸發(fā)水分，即可將拌合廢渣水分控制在5%以下，4臺窯每天可生產(chǎn)1 000t左右廢渣，可以滿足200萬t水泥廠水泥混合材數(shù)量上和質(zhì)量上的要求。

當(dāng)?shù)夭牧铣杀荆ú缓悾椋菏?0元/t左右，陳石灰渣15元/t左右，拌合比例按3∶2，廢渣材料30元/t左右。考慮到供應(yīng)商人力機(jī)械、利潤、運(yùn)費(fèi)和稅金，拌合廢渣進(jìn)廠價48元/t左右，明顯低于干粉煤灰65元/t左右。

方案二：石灰窯采用石煤燒制劣質(zhì)石灰石，出窯石灰與石煤渣拌合，放置冷卻，全部當(dāng)水泥混合材使用。

附近有大量的石煤資源，以及正在開采的石灰石，還有正在生產(chǎn)石灰的4條石灰窯，通過與窯主溝通，他們可以用一條石灰窯試生產(chǎn)一下，生產(chǎn)方法和過程不變，只是用劣質(zhì)石灰石，卸料中不需要單揀石灰，直接用鏟車從窯底將石灰和石煤渣鏟出，拌合均勻即可，窯效率也可提高，據(jù)他們介紹，每3t石煤可以生產(chǎn)2t石灰，也就是說拌合料中石煤渣與石灰比例大約為1∶1，1臺窯1d可生產(chǎn)100t左右。

公司化驗(yàn)室通過試驗(yàn)小磨試驗(yàn)表明：P.C32.5水泥中石灰摻量太大，水泥試餅表面龜裂較多，水泥早期膨脹較嚴(yán)重（CaO水化生成Ca（HO）2，體積膨脹97.9%），因此應(yīng)嚴(yán)格控制石煤渣與石灰拌合料的摻入量。

該地石煤成本（不含稅）為40元/t左右，劣質(zhì)石灰石為15元/t左右，拌合料材料直接成本為45元/t左右；考慮到供應(yīng)商人力機(jī)械、利潤、運(yùn)費(fèi)和稅金，拌合料進(jìn)廠價65元/t左右。

方案三：在P.C32.5水泥生產(chǎn)中添加外加劑，減少熟料配比，降低水泥成本，提高市場競爭力，增加其市場份額。

積極與外加劑公司和河北建材設(shè)計院聯(lián)系，研究水泥激發(fā)劑和早強(qiáng)劑對P.C32.5水泥作用，在小磨試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行大磨試生產(chǎn)。

方案四：在廠區(qū)新建一濕粉煤灰烘干系統(tǒng)。

在廠區(qū)原預(yù)留二線廠地新建一粉煤灰烘干系統(tǒng)，工藝流程見圖5。

設(shè)備選型：規(guī)格：Φ3.6×28M配套功率：185kW，轉(zhuǎn)速：3.9r/min，烘干熱效率達(dá)到72%。

主要技術(shù)指標(biāo)：入機(jī)物料水分≤20%，出機(jī)水分≤3.0%～5.0%；臺時產(chǎn)量：80～85t/h［干基粉煤灰］；煤耗：低于20～25kg標(biāo)煤/噸料；廢氣排放濃度：低于50mg/Nm3；烘干系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、儀表控制。

經(jīng)濟(jì)分析：

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

（1）電價：0.52元/度；石煤價：55元/t；干粉煤灰65元/t，濕粉煤灰35元/t。

（2）工人暫定5人；年工資：30 000元/人。

（3）原燃材料消耗：耗電量：449萬度/年；濕粉煤灰消耗量691 200t/年；石煤消耗量：8 870t/年。

（4）產(chǎn)出物：干粉煤灰576 000t/年。

（5）投資：建筑工程：282.24萬元；設(shè)備投資：591.53萬元；安裝工程：55.52萬元；其他費(fèi)用：54.18萬元；固定資產(chǎn)投資：983.47萬元。

2）分析結(jié)論：

（1）本項(xiàng)目流動資金：211.30萬元，其中鋪底流動資金：63.39萬元；

（2）年均營業(yè)收入：3 284.21萬元；

（3）年均總成本費(fèi)用：2 486.31萬元，折合干粉煤灰43.17元/t。

（4）年均凈利潤：584.75萬元；

（5）年均所得稅：194.92萬元；

（6）年均增值稅：165.80萬元；

（7）年均營業(yè)稅金及附加：18.21萬元；

（8）項(xiàng)目投資回收期（所得稅后）：2.89年（包含建設(shè)期0.5年）；

（9）項(xiàng)目投資財務(wù)內(nèi)部收益率（所得稅后）：56.56%；

（10）盈虧平衡點(diǎn)：20.82%；年生產(chǎn)12萬t即可保本運(yùn)行。

4 結(jié) 論

通過分析，有多種途徑選擇解決湖南常德地區(qū)水泥混合材饋乏的問題。

a.石灰窯單獨(dú)燃燒石煤，出窯熱渣與陳石灰渣拌合。

b.石灰窯采用石煤燒制劣質(zhì)石灰石，出窯石灰與石煤渣拌合。

c.在P.C32.5水泥生產(chǎn)中添加外加劑。

d.在廠區(qū)新建一濕粉煤灰烘干系統(tǒng)。

［1］ 施正倫，周宛諭，方夢詳，等.石煤灰渣酸浸提釩后殘渣作水泥混合材實(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，31（2）：395－400.

［2］ GB/T 12957—2005，用于水泥混合材的工業(yè)廢渣活性試驗(yàn)方法［S］.

［3］ 鄭開軍.用石煤渣作混合材的的實(shí)踐［J］.1999（2）：37－38.

［4］ 李力生.水泥混合材及其摻加量［J］.1994（5）：32－35.