唐山市燕南水泥有限公司唐山市063100
摘要：2016年初，因石灰石开采遇到高硫带，导致窑尾废气SO2排放存在着不达标排放情况，最高时达到181mg/m3；熟料煅烧工况容易波动，熟料28d强度普遍偏低，一般情况下维持在53MPa左右。经对周边资源调查并论证后，我们选用两种固体废弃物磷渣和碱渣参与生料配制，不仅提高了熟料强度和水泥混合材的掺入量，还降低了熟料标煤耗，实现了窑尾废气SO2的达标排放。
关键词：碱渣；配料；生产水泥熟料；节能降耗减排；分析
引言：
碱渣富含Ca（OH）2，分解温度低，其在C2预热器就开始分解出CaO，能起到很好的固硫效果。因石灰石开采遇到高硫带，导致窑尾废气SO2排放不达标；熟料煅烧工况波动，在选用固体废弃物碱渣代替部分石灰石复合配制生料后，收到良好的效果：从平均值来看，标煤耗下降4.60kg，SO2排放量下降114mg/m3，熟料强度提高2MPa，烧成工序电耗下降0.77kWh/t
1.铬渣及其危害
每生产1吨金属铬约排出1.5吨铬渣，每生产1吨铬盐要排出3一5吨铬渣。全国有几十个排出铬渣的工厂，所排铬渣一般是就地堆弃。形成的铬渣堆，小的几万吨，大的10万多吨，甚至还有20万吨、30万吨的铬渣山。铬渣堆不断渗出黄色的液体，其中所含重铬酸钠的浓度达到1000-2000mg/L。而国家排放标准是不大于1.5mg/L，饮用水标准是不大于0.05mg/L。铬渣的水溶性实验告诉我们：因为铬渣中含有水溶性的铬酸纳，所以铬渣中的重铬酸钠浸出率较高。由于重铬酸钠的毒性较大，能引起一系列严重疾患，特别是能致癌、致畸和致突变。因此对铬渣的处理和利用必须先将毒性大的重铬酸钠还原为毒性小的重铬酸钠，并使其生成不溶性的化合物。经过还原处理所得到的铬渣称为还原渣。从外观看，未还原的铬渣是淡黄绿色，这是重铬酸钠的颜色。
2.采用碱渣配料的原因
2.1采用碱渣前的生产情况
一是2015年1月该生产线吨熟料标煤耗115.46kg/t，公司开展降低标煤耗SDA精益活动，不断优化操作、工艺调控和配料，至2015年6月，吨熟料标煤耗降低至107.08kg/t。2015年6月，积极响应及配合政府处置工业废渣开始使用磷渣配料，以改善生料易烧性，操作上也针对磷渣配料制定了相关调整措施。到2015年12月，实现吨熟料标煤耗105.31kg/t；在2016年1月-2016年9月间，持续实施磷渣配料方案，并通过预热器燃烧器及撒料箱改进，解决了系统波动、塌料问题，标煤耗维持在104-105kg/t之间稳定运行。二是2016年10月前，该系统运行阻力大，换热效果差，窑喂料在355-360t/h时，C1筒出口压力在5300-5600Pa，C1筒出口温度在340-350℃；存在回转窑长副窑皮、预热器系统结皮现象。三是2016年1月至6月，因石灰石开采遇到高硫带，窑尾废气SO2排放迅速增加，其最大排放值181mg/m3，存在不达标排放情况。
2.2碱渣的作用
碱渣富含的Ca（OH）2的分解温度只有500℃，而石灰石（CaCO3）分解温度达850℃，分解过程中每摩尔Ca（OH）2比石灰石所需吸收的热量少111.9kJ/mol热能，能有效改善生料易烧性。
3.铬渣参与配料生产水泥的效果及其分析
一是使用铬渣后，生料煅烧速度加快。由于煅烧速度得到改善，适当增加了液相，即相对降低了熟料锻烧的最低共溶点，因而可降低煤耗。一般掺入铬渣2%，约可节约燃煤8-10%。二是熟料产量有所提高。由于生料的煅烧速度加快，根据三平衡原理，卸料速度与煅烧速度相平衡，因而窑的台时产量有所提高。提高幅度约为5-10%。三是提高了熟料的易磨性。由于窑的台时产量提高，缩短了熟料在高温锻烧带的停留时间，减少了死烧块，使烧出的熟料疏松、微晶多，故而提高了熟料的易磨性。四是使用铬渣后，生料的料耗有所降低。例如配相同的煤量，原来的生料的烧失量为39.2%，加入铬渣后，生料的烧失量可降为38.8%。由于生料烧失量降低，因而生料烧成熟料的料耗降低，料耗S=l/（l一L•S生料）即每百吨生料烧成熟料可增加产量0.5吨。五是改善水泥的颜色：铬盐中的铬是着色剂，加入铬渣配料后，烧成的熟料呈墨绿色。用这种熟料磨制的水泥，由于色泽美观，深受用户欢迎。六是降低生产成本。加入铬渣后，原料配比中的萤石可降低0.2%左右，铁粉约可降低l%，而且节煤约10%，故能节约生产成本。
4效果
4.1固硫效果
掺用碱渣前，SO2排放平均值达124mg/m3。预热器出口的SO2是原料的硫在生料预热过程中产生的，而燃料中的硫基本在分解炉或C5预热器已被吸收完全。掺用碱渣后，碱渣分解提供的CaO在预热器中与烟气中的SO2反应，形成CaSO3，实现烟气脱硫。烟气脱硫后的SO2平均值10mg/m3。掺用碱渣后，从C5筒下料管取样作SO3对比，在掺加碱渣前9月1日-22日C5筒下料管热生料中含SO3平均为3.60%，掺用碱渣后，C5筒热生料中的SO3平均值仅仅为1.47%。使用碱渣配料后，在入窑生料硫含量从0.38%提高到0.57%（上升）的情况下，C5筒热生料SO3含量减少了2.13%，熟料中的SO3从0.76%上升到了1.00%，熟料固硫量提高31.58%，起到了很好的固硫效果，有利于降低甚至消除SO3在烟室及分解炉、C5旋风筒的硫循环。
4.2降低熟料烧成电耗及标煤耗
掺碱渣后，窑内42m后不再有硫碱副窑皮，预热器系统结皮脱落；C1筒出口压力的系统阻力由5.4kPa下降到4.5kPa；通风得到改善，系统用风逐步减少，高温风机运行由原来750rpm降到680rpm，电耗下降1.16kWh/t；C1筒出口温度也大幅降低，由345℃左右降低至320℃左右。熟料工序电耗下降0.77kWh/t熟料。掺用碱渣前后，C1筒出口压力实况对比后得出结论，掺碱渣后，生料的易烧性进一步改善，2016年10月吨熟料煤耗降至102.32kg/t，11月为101.64kg/t，12月为100.71kg/t。
4.3提高熟料质量
掺用碱渣之初，在烧成控制上有一个摸索阶段，很快在11月后，出窑熟料的f-CaO合格率都在98%以上，说明矿物反应更充分；熟料外观大幅改善，结粒也趋于均匀；3d和28d熟料强度均有所提升。
总结：公司因石灰石开采遇到高硫带，导致窑尾废气SO2排放存在着不达标等情况，经过碱渣参与配料调整后，吨熟料标准煤耗下降4.60kg，SO2排放量下降114mg/m3，熟料强度提高2MPa，烧成工序电耗下降0.77kWh/t。尽管因掺加2.0%碱渣替代石灰石进行配料引起单位熟料成本增加2.10元/吨，但因煤耗降低、SO2排放量下降、熟料强度提高及烧成工序电耗下降而产生的单位熟料成本降低5.34元/吨，综合核算熟料成本下降3.24元/吨。
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