新型干法電石渣生產(chǎn)水泥熟料工藝的淺析

汪 泳

(浙江中材工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)

新型干法電石渣生產(chǎn)水泥熟料工藝的淺析

汪 泳

(浙江中材工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)

本文筆者結(jié)合電石渣的特征分析了新型干法電石渣生產(chǎn)水泥熟料工藝中電石渣預(yù)處理系統(tǒng)、生料制備系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)和水泥制成系統(tǒng)的具體要求，可供參考。

新型干法 水泥熟料工藝 工藝流程

一、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，PVC工業(yè)產(chǎn)業(yè)也得到快速的增長，生產(chǎn)裝置能力不斷擴(kuò)大，裝置規(guī)模日趨結(jié)構(gòu)合理化，工藝技術(shù)水平也不斷提高。電石渣是電石法生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)過程中電石水解反應(yīng)的副產(chǎn)物。將電石渣用于制水泥是大量處理電石渣的有效途徑，對新型干法電石渣制水泥熟料工藝的進(jìn)行改造也是解決水泥生產(chǎn)應(yīng)用的重要課題之一。

二、新型干法電石渣生產(chǎn)水泥熟料工藝特征及流程

電石渣與石灰石的物理特性、化學(xué)特性均有較大的差異，這些差異勢必對利用石渣作為鈣質(zhì)原料煅燒水泥熟料的工藝設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的新型干法工藝有一定的差別，在工程設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)要求具體如下：

1電石渣預(yù)處理系統(tǒng)

電石渣的預(yù)處理系統(tǒng)包括電石渣的初級(jí)脫水系統(tǒng)、機(jī)械脫水系統(tǒng)、濾餅輸送系統(tǒng)、烘干及集塵系統(tǒng)、干粉儲(chǔ)存等不同的階段。電石渣對預(yù)處理過程中的要求如下：

1.1初級(jí)脫水系統(tǒng)

新型干法工藝產(chǎn)生的電石渣漿體同含量較低，在初步的脫水工藝中，一般采用自然沉降的方式進(jìn)行處理，然后進(jìn)入機(jī)械脫水系統(tǒng)。經(jīng)過自然沉降后，電石渣漿體的固含量會(huì)上升，水分含量增加，不同工廠的電石渣其保水性不同，經(jīng)過濃縮后的電石渣漿體水分含量也不相同。

1.2機(jī)械脫水系統(tǒng)

電石渣機(jī)械脫水方式較多，由于其具有良好的保水性，目前一般采用板框壓濾機(jī)對電石渣脫水，當(dāng)壓濾系統(tǒng)控制較好時(shí)，電石渣濾餅可以獲得較低的水分，而且水分比較穩(wěn)定。對后續(xù)的輸送及烘干過程均有利；當(dāng)壓濾系統(tǒng)控制較差時(shí)，則電石渣的水分波動(dòng)較大，而且電石渣的水分較高，對后續(xù)的輸送及烘干過程均不利。

在電石渣的烘干過程中需要電石渣濾餅均勻喂料，因此要求電石渣濾餅卸料穩(wěn)定、水分穩(wěn)定。板框壓濾機(jī)的工作過程是間歇操作，因此需要多臺(tái)壓濾機(jī)組合形成一個(gè)工作單元進(jìn)行循環(huán)來滿足電石渣濾餅的連續(xù)穩(wěn)定下料。目前一般情況下選擇5臺(tái)壓濾機(jī)作為一個(gè)操作單元，需要較高的操作水平方可滿足生產(chǎn)要求。

1.3電石渣濾餅輸送系統(tǒng)

經(jīng)過壓濾后的電石渣需要輸送進(jìn)入烘干系統(tǒng)，對于距離較短的情況可以采用鏈板式輸送機(jī)輸送。目前也出現(xiàn)了采用管道泵送電石渣，其優(yōu)點(diǎn)比較明顯，但其故障率較高，使用效果不太理想。因此對電石渣濾餅的輸送一般仍然采用皮帶機(jī)輸送，在輸送過程中，需要對皮帶的選擇和輸送角度進(jìn)行慎重選擇。一般情況下，輸送電石渣的皮帶機(jī)傾斜角度越小越有利；對皮帶機(jī)的選擇與普通的皮帶輸

送機(jī)選擇方式有所不同，在選擇的過程中將兼顧皮帶機(jī)的輸送能力和物料撒落等問題。

1.4電石渣烘干系統(tǒng)

隨著生產(chǎn)工藝的不同，對電石渣的烘干系統(tǒng)選擇也不同：當(dāng)電石渣的使用量較小，其對石灰石的替代率在15%以下時(shí)，將電石渣直接喂入生料磨就可以滿足烘干要求。當(dāng)電石渣利用的規(guī)模擴(kuò)大，則需要預(yù)先烘干電石渣，目前采用的烘干裝置主要有兩種：回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)、錘式烘干破碎機(jī)。當(dāng)使用回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)時(shí)，電石渣烘干系統(tǒng)與水泥熟料燒成系統(tǒng)相互獨(dú)立。當(dāng)使用錘式烘干破碎機(jī)時(shí)，一般與窯尾預(yù)分解系統(tǒng)相結(jié)合，采用窯尾排出的高溫?zé)煔庾鳛楹娓傻臒嵩矗A(yù)熱器的級(jí)數(shù)則根據(jù)烘干對煙氣溫度的要求進(jìn)行調(diào)整，一般設(shè)計(jì)為兩級(jí)，預(yù)分解系統(tǒng)與烘干系統(tǒng)使用同一套廢氣處理系統(tǒng)。

1.5電石渣集塵系統(tǒng)

電石渣經(jīng)過烘干后的集塵系統(tǒng)一般采用兩級(jí)收塵的方式，一般首先采用旋風(fēng)收塵器進(jìn)行初步集塵，然后采用袋收塵器或者電收塵器進(jìn)行收塵，達(dá)到大氣污染粉塵排放指標(biāo)，同時(shí)盡可能地收集電石渣干粉。在集塵系統(tǒng)中，初級(jí)旋風(fēng)收塵系統(tǒng)變化較小，但第二級(jí)收塵系統(tǒng)與電石渣的烘干方式有關(guān)，當(dāng)采用錘式烘干破碎機(jī)烘干時(shí)，煙氣中的水蒸氣含量很高(高達(dá)38%)，普通的袋收塵器難以滿足運(yùn)行要求，一般采用5電場的電收塵器收塵。

2生料制備系統(tǒng)

2.1生料制備系統(tǒng)工藝

電石渣的原始粒度較細(xì)，滿足生料對細(xì)度的要求，但是在烘干的過程中，顆粒之間發(fā)生聚結(jié)現(xiàn)象，造成烘干后的電石渣粒度較粗，不再滿足生料對粒度的要求，因此需要對電石渣再次進(jìn)行粉碎。當(dāng)采用烘干破碎機(jī)烘干電石渣時(shí)。解決烘干后的電石渣粒度較粗的問題可以從兩方面去進(jìn)行：第一，可以將電石渣重新投人生料磨中完成粉磨，同時(shí)完成與其它物料組分的初步混合；第二，在烘干的過程中進(jìn)行分選，粗粉返回烘干破碎機(jī)循環(huán)，細(xì)粉則作為產(chǎn)品收集，與其它物料的混合則采用其它的混合方式。可知，當(dāng)電石渣的細(xì)度滿足生料要求時(shí)，電石渣不再需要粉磨，可以直接參與生料配料。

2.2儲(chǔ)存及計(jì)量系統(tǒng)

電石渣經(jīng)過干燥后具有良好的流動(dòng)性，同時(shí)粒子之間的粘附力較強(qiáng)，在儲(chǔ)庫內(nèi)容易壓實(shí)，給穩(wěn)定卸料帶來了困難。當(dāng)儲(chǔ)庫內(nèi)的料位太高，下層的電石渣被壓實(shí)，卸料比較困難，而使用壓縮空氣時(shí)則一涌而出。不能穩(wěn)定卸料；而儲(chǔ)庫內(nèi)的料位太低時(shí)，電石渣沒有經(jīng)過壓實(shí)，其流動(dòng)性得不到控制，卸料時(shí)一涌而出，無法控制，因此電石渣儲(chǔ)存需要選擇一個(gè)合適的儲(chǔ)庫，保證電石渣卸料的穩(wěn)定。電石渣在生料中的比例很大，其準(zhǔn)確計(jì)量對生料的質(zhì)量穩(wěn)定影響很大。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中必須選擇計(jì)量能力大、精度高、揚(yáng)塵小的計(jì)量裝置，另外物料卸料的不穩(wěn)定給配料的準(zhǔn)確計(jì)量造成很大的困難，使生料質(zhì)量波動(dòng)大，工況難以穩(wěn)定，熟料的質(zhì)量也得不到保證。

2.3輸送系統(tǒng)

電石渣干粉顆粒細(xì)小，容重較低，粉體的基本特性也與石灰石生料的有一定的差別。其輸送方式和輸送裝置都需要根據(jù)電石渣的特性來設(shè)計(jì)，不能套用傳統(tǒng)的生料輸送方式。電石渣粉體流動(dòng)性良好，采用傳統(tǒng)的皮帶輸送裝置不能滿足輸送量的要求，而且揚(yáng)塵太大，電石渣較低的容重要求輸送裝置的規(guī)格較大。

3預(yù)熱預(yù)分解工藝

采用濕式電石渣作為鈣質(zhì)原料煅燒水泥熟料時(shí)，將電石渣烘干系統(tǒng)與預(yù)分解系統(tǒng)進(jìn)行整合，采用窯尾預(yù)熱器的高溫?zé)煔庾鳛楹娓傻臒嵩础ｋ娛娓上到y(tǒng)和預(yù)分解系統(tǒng)共用一套廢氣處理系統(tǒng)，為了滿足高水分電石渣的烘干要求，窯尾預(yù)熱器排出的高溫?zé)煔獾臏囟?、氣體量必須受到相應(yīng)的控制，需要根據(jù)電石渣的水分的變化，靈活調(diào)節(jié)高溫?zé)煔獾臏囟?。?dāng)電石渣的水分較高時(shí)，烘干煙氣需要較高的溫度和氣體量，反之亦然，但都必須同時(shí)滿足電石渣生料預(yù)熱預(yù)分解的要求。

由于需要烘干水分較高的電石渣，預(yù)熱器出口的煙氣溫度較高。這樣預(yù)熱器的級(jí)數(shù)必然較少，當(dāng)電石渣的水分變化時(shí)，對預(yù)熱器的級(jí)數(shù)要求也會(huì)發(fā)生變化，因此在預(yù)熱器系統(tǒng)還需要采用分料的方式，即多點(diǎn)喂料來實(shí)現(xiàn)對高溫?zé)煔鉁囟鹊撵`活控制。

當(dāng)濕式電石渣采用烘干破碎機(jī)進(jìn)行烘干時(shí)，一般采用與窯尾預(yù)分解系統(tǒng)進(jìn)行整合，采用窯尾預(yù)熱器排出的高溫?zé)煔庾鳛楹娓蔁嵩矗瑒t必須將預(yù)分解系統(tǒng)與烘干系統(tǒng)一體化操作，包括電石渣的喂料、生料喂料、燃料喂料、生料分料等。

4回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)

從前期試驗(yàn)情況看，當(dāng)生料的細(xì)度滿足要求時(shí)，電石渣生料的易燒性良好。當(dāng)入窯生料的溫度在750℃以上時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格不需節(jié)能降耗科學(xué)發(fā)展。要進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，按照常規(guī)的回轉(zhuǎn)窯規(guī)格即可以滿足熟料煅燒要求；當(dāng)人窯生料的溫度較低時(shí)則需要對回轉(zhuǎn)窯的能力進(jìn)行進(jìn)一步的核算，一般情況下可以采用適度放大回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格來滿足熟料產(chǎn)量的要求。

5水泥制成系統(tǒng)

電石渣與石灰石分解后得到的CaO的燒結(jié)性能不一樣，晶體結(jié)構(gòu)也不一樣，利用電石渣制水泥熟料得到的主要礦物的晶體形態(tài)也不一樣。利用電石渣生產(chǎn)的水泥熟料可以獲得較高的強(qiáng)度，同時(shí)易磨性良好，因此水泥制成系統(tǒng)的單位能耗相對較低。

三、總結(jié)

在我國利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料始于上世紀(jì)七十年代，當(dāng)時(shí)主要采用濕法長窯生產(chǎn)工藝，隨后利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料的工藝多種多樣。新型干法電石渣生產(chǎn)水泥熟料工藝是一個(gè)變廢為寶的設(shè)計(jì)研究方向，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)的機(jī)遇，也是我們今后緊抓機(jī)會(huì)努力工作的方向。

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1007-6344（2015）05-0001-01