濕爐渣配料對水泥熟料抗壓強度及成本的影響

陶濤，王軍龍，胡鵬剛，朱建宏，張大鵬

我公司所在地電廠外排的濕爐渣與我公司生產所用的粘土化學成分接近，且濕爐渣R2O含量較低，可替代粘土用于水泥生料配料。據相關文獻介紹[1]，水泥熟料中堿含量上升，其1d、3d抗壓強度隨之上升，而28d抗壓強度則隨之下降，用濕爐渣替代粘土配料，有助于提高熟料28d抗壓強度，同時能夠消化工業廢棄物，保護環境。為此，我公司進行了相關的工業化試驗和成本核算。

1 原材料化學分析

試驗所用石灰石、粘土采自自備礦山，砂巖及銅礦渣為外購，濕爐渣為當地電廠外排廢渣，原材料化學成分見表1。

表1 原材料化學成分，%

2 實驗室配料測算

在實施濕爐渣配料工業化試驗之前，先進行實驗室配料測算。配料測算數據見表2。

表2 配料測算表*

從配料測算表可見，濕爐渣摻入量越大，外購材料砂巖、銅礦渣的摻入量也越大，生料成本測算則隨之上升幅度較大。因此，濕爐渣配料工業化試驗需分階段進行，應根據水泥熟料的強度和生料的成本變化情況，找出濕爐渣摻入量的最佳經濟指標。

3 工業化試驗準備

3.1 試驗方案

我公司原采用四組分配料，現增加濕爐渣參與配料，公司無單獨計量系統，因此，根據物料特性將濕爐渣與粘土由鏟車按比例預拌后入粘土庫。試驗通過在線分析儀進行生料配料控制，只需要設定生料目標率值、物料配比，即可根據在線分析儀的檢測結果進行配料動態調整。從2020年6月份開始，我公司在6 500t/d生產線上分三階段進行了工業化試驗，每階段時間為一個月（A0為5月份），以月盤庫結果推算物料配比，核算成本。具體試驗方案見表3。

表3 濕爐渣參與配料方案

3.2 生產工藝調整預案

實驗室配料濕爐渣燒失量偏高，是因有部分未燃盡的碳沉積其中。工業化試驗時，要求車間工作人員勤檢查窯尾煙室結皮情況并及時進行清理，要求中控室加強對窯尾煙室和分解爐出口負壓的監控；根據結皮及負壓情況，及時調整分解爐出口溫度，確保系統穩定運行。

4 試驗結果及分析

4.1 實際配料及配比

工業化試驗過程中，由鏟車班按比例將粘土和濕爐渣轉運到上料口邊，然后用鏟車拌勻后入粘土庫，由質控處和原料車間加強監管，保證配料效果。濕爐渣雖然水分大，但與粘土搭配后，入庫下料順暢，未發生堵倉堵庫現象。根據盤庫結果核算，不同配料方案原材料配比見表4。

根據表4可知，隨著濕爐渣摻量的上升，生料成本相應上升，但比理論測算成本上升幅度小。成本上升的主要原因是，外購濕爐渣30元/噸，而粘土為自有礦山開采，成本每噸僅9.73元。與理論測算成本上升幅度不一樣的原因主要是，隨著原材料品位的變化，實際材料的配比與理論測算值出入很大。

表4 生料實際配比及成本

4.2 摻入濕爐渣對窯系統的影響

濕爐渣中R2O含量比粘土低，實際生產運行中，分解爐及窯尾不容易結皮，窯系統更穩定，窯投料量、熟料綜合電耗則無明顯變化。另外，由于濕爐渣中含有部分未燃盡的碳，導致熟料標準煤耗下降，熟料供電量上升。摻入濕爐渣對窯系統的影響見表5。

表5 濕爐渣對窯系統的影響

4.3 熟料質量變化情況

摻入濕爐渣配料的水泥熟料，堿含量相應下降，游離氧化鈣合格率上升，水泥熟料升重、3d抗壓強度無明顯變化，28d抗壓強度大幅上升。摻入濕爐渣對水泥熟料質量的影響見表6。

表6 濕爐渣對熟料質量的影響

5 綜合效益測算

影響水泥、熟料生產綜合成本的因素眾多，本文只核算水泥生產各階段濕爐渣摻量對應的生料成本、煤耗、余熱發電供電量、綜合電耗對熟料成本的影響。具體測算結果見表7。

表7 水泥生產各階段濕爐渣摻量對熟料成本影響*

水泥成本核算對象選取本公司主要產品P·O42.5水泥，同時根據盤庫結果，核算由混合材摻量變化所帶來的成本影響。公司水泥熟料產能大，僅40%左右自用，其余全部外售，熟料按市場銷售價300元/噸、其他材料按財務核算價格，計算對水泥成本的影響。具體測算結果見表8。

表8 P·O42.5水泥配比變化及對水泥成本的影響

通過對水泥生產各階段熟料成本、P·O42.5水泥成本核算可知，摻入濕爐渣配料后，A2、A3熟料、水泥成本差異較小，但與A0相比，水泥成本下降幅度較大；此外，考慮到自有礦山粘土的剝離進度，粘土配比不宜過小，最后決定在三條熟料生產線上全部采用A2配料方案。采用A2配料方案后，按年生產熟料450萬噸，每噸熟料成本上升0.4元計算，則全年增加熟料成本180萬元；按年生產P·O42.5水泥200萬噸，每噸水泥成本下降10.5元計算，則全年降低水泥成本2 100萬元；綜合計算，全年可節約生產成本1 920萬元。同時，熟料28d抗壓強度上升幅度較大，為公司進一步開拓市場、穩定市場創造了有利條件。