水泥工業(yè)應(yīng)用工業(yè)廢渣的有效途徑

（秦皇島市建恒工程質(zhì)量檢測有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

基于我國社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)步與發(fā)展，在實際工業(yè)產(chǎn)生過程中形成的固體廢棄物越來越多，不僅污染自然生態(tài)環(huán)境而且占用大量土地資源。而作為水泥工業(yè)又是實現(xiàn)工業(yè)廢渣再利用的重要途徑，因此研究工業(yè)廢渣有關(guān)應(yīng)用途徑迫在眉睫。

1 工業(yè)廢渣于水泥工業(yè)的有關(guān)應(yīng)用

1.1 粉煤灰（如圖1所示）

圖1：粉煤灰

粉煤灰主要源于中型與大型火電廠的發(fā)電鍋爐，而還有一些來源城市集中供熱鍋爐（煤粉）。依據(jù)相關(guān)資料不完全統(tǒng)計與分析，現(xiàn)階段我國排灰情況與實際利用程度，在排灰方面用水每年超過10 億t；占地面積達(dá)到33333hm2，截止到現(xiàn)在將堆放量累計已經(jīng)超過10 億t，即使每年粉煤灰的利用量在進(jìn)一步增加，可利用總率還達(dá)不到每年排放的1/2。對于粉煤灰成分構(gòu)成，主要是微晶礦物質(zhì)顆粒、硅鋁玻璃以及沒有燃燒完的殘?zhí)课⒘＃趸X與氧化硅是其主要化學(xué)成分。粘土和粉煤灰成分十分相似。針對煤種偏差或是特性沒有達(dá)標(biāo)燃燒爐生成的粉煤灰，由于是不完全的機(jī)械燃燒，具有較高燒失量、較粗細(xì)度，則能通過可燃?xì)堄辔锼邆涞陌l(fā)熱特點(diǎn)，在生料配料中混入3%至5%的粉煤灰，能有效降低熟料消耗的能源。分選之后和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合的粉煤灰，而且滿足水泥生產(chǎn)要求的情況下，能夠作為混合材。玻璃體在粉煤灰當(dāng)中的含量約占50%至80%，這是因為其屬于具有活性的重要組成。與摻加粉煤灰的量為依據(jù)，可以生成摻和粉煤灰量低于8%的礦渣硅酸鹽水泥，低于8%的普通硅酸鹽水泥，混合材摻和總量在20%至50%左右的復(fù)合硅酸鹽水泥。作為玻璃球質(zhì)密實的粉煤灰，不僅結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定致密，而且具有較小的內(nèi)比表面積。較低水熱化、較低干縮性以及抗凍性能良好的粉煤灰水泥，在民用與工業(yè)建筑中具有廣泛地應(yīng)用范圍，特別是適用水工建筑、大體積混凝土以及海港工程。但需要注意的是，粉煤灰水泥需結(jié)合實際情況提高抹面次數(shù)，這對硬化早期認(rèn)真進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1.2 脫硫石膏（如圖2所示）

圖2：脫硫石膏

基于火力發(fā)電廠加快實施煙氣脫硫項目的進(jìn)程與逐漸投入運(yùn)行的脫硫設(shè)施設(shè)備，脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)量漸漸增大，燃煤電廠要是每10 萬kW，燃煤含硫量占1%至2%左右，脫硫石膏每年產(chǎn)出量能達(dá)到1 至2 萬t。基于國家近些年加大的節(jié)能減排力度，安裝的脫硫機(jī)組大約能達(dá)到1.5 億kW，石膏產(chǎn)量將近3000 萬t，要是不進(jìn)行及時處理而是任其堆積，則會加劇生態(tài)環(huán)境污染，而要是可以綜合利用，便能達(dá)到變廢為寶的目的。通過運(yùn)用濕法脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫石膏，其主要成分為二水硫酸鈣，另外還有一沒有反應(yīng)的亞硫酸鈣、石灰石與其他雜質(zhì)等。針對煙氣脫硫石膏而言，粒徑平均在 m6040μ- ，徑長比通常在 5.25.1 - 之間，含有較多的二水硫酸鈣通常超過90%，一般含游離水在15%左右，另外還含有碳酸鈣、飛灰、可溶性鹽以及有機(jī)碳等[1]。據(jù)有關(guān)試驗證實：替代二水石膏的脫硫石膏當(dāng)做水泥緩凝劑，在凝結(jié)時間、水泥強(qiáng)度與細(xì)度等有關(guān)性能具有明顯優(yōu)勢。與此同時，作為工業(yè)廢渣之一的脫硫石膏，取替天然二水石膏一方面可以節(jié)省大量的天然礦產(chǎn)，另一方面在減少企業(yè)生產(chǎn)成本投入的同時，降低排放工業(yè)廢渣，而且和國家綠色持續(xù)發(fā)展方向相符合。若想實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用脫硫石膏最重要的是處理下料、輸送與特生等方面的問題，而且要轉(zhuǎn)變松散、潮濕狀態(tài)，這樣脫硫石膏才能實現(xiàn)有效取代二水石膏。

1.3 鎂渣

在世界范圍內(nèi)，中國是最大的原鎂生產(chǎn)以及出口國，我國原鎂產(chǎn)量能占據(jù)全球總量大約70%。雖然其外觀和粉煤灰較為相似，但相比粉煤灰具有更大的儲存難度，而且會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。在水泥生產(chǎn)中重點(diǎn)應(yīng)用的有兩大方面分別是水泥混合材與生產(chǎn)配料。首先，作為生料配料主要原料。氧化鈣、少量的氧化物以及二氧化硅是鎂渣重要化學(xué)成分，在經(jīng)歷高溫煅燒（1250℃），氧化鎂、氧化鐵、β- c2s以及γ- c2s是鎂渣礦物主要組成。通過研究鎂渣的礦物形成、易燒性、形成配料熟料相關(guān)機(jī)理等，研究結(jié)果表明：鎂渣能夠?qū)ι献陨硪谉约右詢?yōu)化，有助C3S 形成并降低液相溫度、二氧化碳排放量等。將水泥生料配料中所使用的石灰石用鎂渣代替已經(jīng)實現(xiàn)，其摻入量在10%左右，如果摻加劑加入適量的話則能達(dá)到20%左右，而燒出熟料性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)。其次，作為生產(chǎn)混合材。自上世紀(jì)末，我國山西已經(jīng)有水泥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用鎂渣對復(fù)合及普通硅酸鹽水泥進(jìn)行生產(chǎn)，而且應(yīng)用在民用和工業(yè)建筑。基于GB1 75-2007《通用硅酸鹽水泥》的實行，通用水泥中不可以摻入鎂渣作為混合材。出于煉鎂工業(yè)廢渣的高效應(yīng)用并做到零排放，讓以其作為混合材的企業(yè)可以繼續(xù)生產(chǎn)，在2008年我們有關(guān)研究部門針對部分地區(qū)鎂渣檢驗其理化指標(biāo)，與此同時研究鎂渣硅酸鹽水泥的化學(xué)性能與物理性能，最后形成了現(xiàn)行的GB/T23933-2009《鎂渣硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)。在這一標(biāo)準(zhǔn)中在硅酸鹽水泥石膏、熟料中可以摻加含量為12%至25%的鎂渣，≤8%混合材成產(chǎn)的鎂渣硅酸鹽水泥，使得水泥生產(chǎn)有關(guān)鎂渣的應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2 工業(yè)廢渣應(yīng)用前景分析

有關(guān)水泥工業(yè)不僅屬于工業(yè)領(lǐng)域中的能源消耗大戶，而且會排放大量的工業(yè)粉塵、有害氣體，對自然生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大壓力，而且生態(tài)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)之間的矛盾尤為突出，當(dāng)前許多國家及有關(guān)企業(yè)均為此予盾的解決積極努力。可從某種角度分析，水泥工業(yè)自身具有強(qiáng)大的生態(tài)代償力。首先，水泥工業(yè)在工業(yè)廢渣的消化與應(yīng)用方面具有較大潛力，所獲得的經(jīng)濟(jì)和社會效益十分明顯。其次，高效應(yīng)用工業(yè)廢渣，能在降低能源消耗的同時實現(xiàn)原材料的節(jié)約，減少排放出的工業(yè)粉塵與有害氣體。將工業(yè)廢渣應(yīng)用于生料系統(tǒng)能夠起到節(jié)約原料的作用。例如，將工業(yè)廢渣應(yīng)用于制備系統(tǒng)中能節(jié)省水泥熟料的使用，據(jù)有關(guān)研究表明節(jié)省水泥熟料1t、可節(jié)省1kg 的標(biāo)椎煤，省下1.6t的原料，由此量二氧化碳排放量能降低1t、氮氧化合物4kg 以及2kg 二氧化硫[3]。總所周知，全球溫室效應(yīng)和有關(guān)天氣災(zāi)害，是由于空氣中二氧化碳含量過多而導(dǎo)致的；而其中的氮氧化合物、二氧化硫均會對人體健康造成不同程度的傷害，而且也是形成酸雨的主要原因。與此同時粉塵飛損可以達(dá)到3%至3.5%左右。由此可見，實現(xiàn)工業(yè)廢渣的高效應(yīng)用可在實現(xiàn)節(jié)能降耗的同時，減少空氣中粉塵與有害氣體的排放量，不僅存在較大潛力而且所得綜合效益明顯。最后；因為水泥工業(yè)自身的顯著優(yōu)勢，在無公害處理城市垃圾方面具有很大潛力。除此之外，工業(yè)廢渣的高效應(yīng)用還可以促進(jìn)有關(guān)生態(tài)與環(huán)保方面技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展：例如高細(xì)粉磨、水泥添加劑等技術(shù)產(chǎn)業(yè)。因此，在水泥工業(yè)實現(xiàn)工業(yè)廢渣的有效應(yīng)用，其所具備的發(fā)展前景十分廣闊。

3 結(jié)束語

在我國城市化進(jìn)程與產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)一步促進(jìn)了水泥工業(yè)的發(fā)展，有關(guān)企業(yè)應(yīng)積極引入現(xiàn)代化技術(shù)，擴(kuò)展有關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，有以往的水泥生產(chǎn)模式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)化水泥、躋身于環(huán)保企業(yè)行列，同時還要發(fā)揮出工業(yè)廢渣處理的“主力軍”作用。總的來講，在水泥工業(yè)中高效應(yīng)用工業(yè)廢渣是重要的“綠色工程”，其所得的經(jīng)濟(jì)與社會效益十分顯著。