淄博華宇水泥公司評(píng)論利用電石渣生產(chǎn)水泥的反思與展望

1、淄博華宇水泥公司評(píng)論利用電石渣生產(chǎn)水泥的反思與展望胡生 原創(chuàng)| 2021-12-6 14:56 | 投票關(guān)鍵字：淄博華宇水泥公司評(píng)論利用電石渣生產(chǎn)水泥的反思與展望淄博華宇水泥公司評(píng)論利用電石渣生產(chǎn)水泥的反思與展望利用電石渣制水泥通常采用“干磨干燒或“濕磨干燒工藝，本文通過對(duì)兩種工藝過程的比照分析， 指岀各自 優(yōu)缺點(diǎn)，作岀評(píng)價(jià)；并對(duì)利用電石渣制水泥的工藝選擇，提岀一些個(gè)人看法與建議。1 電石渣的特性與水泥生產(chǎn)概況電石渣是電石法 PVC 的生產(chǎn)過程中，電石水解后產(chǎn)生的廢渣。 電石渣的主要成分是 Ca(OH ?，其化學(xué)成分 CaO 含量高達(dá) 70% 。從乙炔發(fā)生器中排出的電石渣水分高達(dá)90% 以上，

2、經(jīng)沉降池濃縮后，水分仍有75? 80%正常流動(dòng)時(shí)的水分在 50% 以上。電石渣容易造成環(huán)境污染，且難以治理，嚴(yán)重制約了電石法 PVC 工業(yè) 的開展。電石渣成分均勻， 含鈣量高， 是優(yōu)質(zhì)的水泥原料， 用來代替石灰石生產(chǎn)水泥是用量最大、 利用也最為 徹底的方法， 解決了化工生產(chǎn)廠家的后顧之憂。利用電石渣生產(chǎn)水泥通常采用“濕磨干燒或預(yù)烘干“干 磨干燒工藝：山東淄博 ( 1200t/d) 采用“干磨干燒工藝，在 2005 年成功運(yùn)行 1 年后停產(chǎn)至今，四川德 陽(yáng) (1500t/d) 、四川樂山 (2500t/d) 這 2 條生產(chǎn)線也采用“干磨干燒工藝，并于 2021 年建成投產(chǎn)，但由于 電石渣供給問題

3、沒有解決，電石渣的摻入量尚末到達(dá)設(shè)計(jì)要求；此外尚有多條采用“濕磨干燒工藝的水 泥生產(chǎn)線?；どa(chǎn)廠家通過調(diào)整工藝，可以使得新岀廠電石渣中Cl- 含量到達(dá)“干磨干燒或“濕磨干燒工藝的要求；而歷年積累的電石渣大都存在Cl- 超標(biāo)的問題，只能通過少摻或采用濕法、立窯、中空窯煅燒工藝加以解決，不在本文討論之列?？梢圆捎谩皾?021 年，國(guó)家開展改革委辦公廳印發(fā) ?關(guān)于鼓勵(lì)利用電石渣生產(chǎn)水泥有關(guān)問題的通知?，以下簡(jiǎn)稱?通知?。?通知?規(guī)定新建電石渣水泥生產(chǎn)線裝置必須采用新型干法水泥生產(chǎn)工藝；現(xiàn)有電石渣水泥生產(chǎn)線2 “干磨干燒與“濕磨干燒兩種工藝過程的比照分析(1) 從原料水分的去除來看，機(jī)械脫水無疑是最

4、經(jīng)濟(jì)的方式，所以不管是“濕磨干燒還是“干磨干 燒，都先 采用壓濾機(jī)對(duì)原料進(jìn)行脫水?！皾衲ジ蔁菍⑸蠞{進(jìn)行壓濾后送入破碎烘干機(jī)；“干磨干 燒那么是先將電石渣漿 壓濾后再進(jìn)行預(yù)烘干。由于電石渣顆粒微細(xì)，分散度很高，具有多孔狀結(jié)構(gòu)，保水性極強(qiáng)，單獨(dú)脫水的脫水率很低。采用廂式壓 濾機(jī)脫水后，電石渣濾餅水分在35% 左右。而壓濾生料漿時(shí)，由于其它易脫水原料的摻入，其保水性下降，生料濾餅的水分可降至 27%以電石渣干基配比 60% 其它原料平均含水率 5%計(jì)算，“干磨干燒工藝每噸干基生料帶入水為0.6X 35* (100 -35)+0.4 X5-( 100-5)=0.344 噸，帶入水分的 99%在預(yù)烘

5、干和生料粉磨兩個(gè)階段內(nèi)蒸發(fā)；“濕磨干燒那么為 27- (100 -27)=0.370 噸，主要在破碎烘干機(jī)內(nèi)蒸發(fā)。由此可見在后續(xù)工序利用熱能脫水時(shí)，“濕磨干燒比“干磨干燒多出 0.026 噸水。利用熱能脫水往往是迫不得已才采用的方式，在這一點(diǎn)上， “干磨干燒略占優(yōu)勢(shì)，“濕磨干燒最為人所詬病的就是除電石渣外的原料要先加水再脫水，其結(jié)果是 蒸發(fā)水量?jī)H 僅多出 7%(2) 預(yù)烘干“干磨干燒工藝選用回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)對(duì)壓濾過的電石渣濾餅進(jìn)行預(yù)烘干，使其水分由 35%降至 10 佐右，這局部烘干熱耗達(dá) 1000kJ/kg-cl ，加上燒成熱耗 3100kJ/kg-cl合計(jì)熟料熱耗高達(dá)4100k J/kg-cl

6、 ，與濕磨干燒工藝相當(dāng)，節(jié)煤效果并不顯著。另外還有一個(gè)現(xiàn)象：電石渣濾餅在回轉(zhuǎn)式烘干機(jī) 內(nèi)翻滾后，逐漸密實(shí)并形成球狀，獲得一定的強(qiáng)度，需要重新破碎，同“濕磨干燒先加水再脫水一樣， 有違反工藝 路線之嫌(3) 電石渣成分均勻，只須烘干便可成為優(yōu)質(zhì)的水泥鈣質(zhì)原料，現(xiàn)預(yù)烘干“干磨干燒工藝采用立磨 對(duì)配合料進(jìn)行最終的烘干兼粉磨，生料產(chǎn)量為 75t/h 時(shí)，立磨本身裝機(jī)功率為 575kW 加上立磨風(fēng)機(jī) 900k W 主機(jī)功率達(dá) 1475kW 而在原料中需要粉磨的硅鋁質(zhì)、鐵質(zhì)及其它鈣質(zhì)原料僅占 40% 即在 30t/h 左右， 假設(shè)選用球磨機(jī)對(duì)這局部物料進(jìn)行粉磨， 那么只須選用一臺(tái) 2.4 X10m 中卸烘

7、干磨便完全可以滿足要求，其主機(jī)功率僅為 570kW 。兩種方案主機(jī)功率差異竟達(dá) 905kW 產(chǎn)量為 45t/h ，初水分為 10% 勺粉料的烘干、混合 要占用 905kW 的裝機(jī)功率，可見采用立磨粉磨以電石渣為主的原料并不節(jié)電。隨著煤化工行業(yè)科學(xué)技術(shù)的 不斷進(jìn)步， 電石渣干排技術(shù)日益成熟， 這為新型干法生產(chǎn)水泥提供了捷徑， 利用立磨粉磨電石渣生料浪費(fèi) 電能的缺陷將更為突岀主機(jī)裝機(jī)濕磨干燒采用破碎烘干機(jī)對(duì)壓濾過的生料濾餅進(jìn)行烘干、破碎，在獲得相同生料的情況下，它的功率為 450kW 加上濕法開流磨 750kW 合計(jì)為 1200kW 低于“干磨干燒。 ( “濕磨干燒要 多用四臺(tái)壓濾機(jī)，主機(jī) 功率為

8、 4X5.5kW “干磨干燒那么需另加兩臺(tái)烘干機(jī)，主機(jī)功率為2X 110kV y 均末計(jì)入) 。在電耗方面，“濕磨干燒有優(yōu)勢(shì)。3 對(duì)“干磨干燒與“濕磨干燒兩種工藝的評(píng)價(jià)(1) 通過上述比照可以發(fā)現(xiàn)：在電石渣摻量較大時(shí)，“濕磨干燒工藝的電耗、投資指標(biāo)均優(yōu)于“干 磨干燒； 其蒸發(fā)水量高于“干磨干燒 7%熱耗卻不相上下，此中原因出在電石渣預(yù)烘干環(huán)節(jié)。從能量 守恒的角度來看：水分 蒸發(fā)的過程就是吸熱的過程，降低熱耗的途徑有兩個(gè)，一是降低物料水分，二是提 高熱交換效率。機(jī)械脫水是最經(jīng)濟(jì) 的方式，它的能力要盡力發(fā)揮，在它的能力到達(dá)極限之后，就只能在提 高熱交換效率上多做工作了?；剞D(zhuǎn)式烘干機(jī)在 烘干電石渣濾

9、餅時(shí)，其效率顯然沒有在懸浮狀態(tài)下效率高。 回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)與破碎烘干機(jī)熱效率的差異，在熱耗上得到 了極好的表達(dá)。在傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)中，對(duì)于大宗濕物料， 20 年前水泥界就有共識(shí)：當(dāng)原料水分超過 10%或粘性過大時(shí)， 均應(yīng)排除干法工藝，否那么物料烘干熱耗將超過干法生產(chǎn)所能節(jié)省的熱耗。這個(gè) 10%卩是生料磨所能烘干原 料的水分極限，現(xiàn)在普遍采用立式磨，這個(gè)數(shù)據(jù)可提高至 12-14% 。例如：我國(guó)兩個(gè)設(shè)計(jì)院在對(duì)峨眉水泥廠 擴(kuò)建年產(chǎn) 70 萬噸新生產(chǎn)線的可行性研究中，就曾用全干法烘干工藝與“濕磨干燒工藝進(jìn)行比照，在分析 中發(fā)現(xiàn)：全 干法生產(chǎn)每年在熟料燒成熱耗上雖比“濕磨干燒節(jié)約標(biāo)煤 7052t ，但原料的烘干

10、熱耗增加標(biāo) 煤 9619t ，水泥綜合電耗又增加標(biāo)煤 2580t ，使其綜合能耗高于“濕磨干燒方案 5147t 標(biāo)煤，再加之干法 投資高于“濕磨干燒，其最優(yōu)方案應(yīng)選擇“濕磨干燒 2可見，僅因“濕磨干燒熟料燒成熱耗指標(biāo)高 于全干法， 就認(rèn)為“濕磨干燒屬于中間技術(shù)，不宜于廣泛采用是不科學(xué)的。我們尋求的應(yīng)該是工程的整 體效益?！皾衲ジ蔁娜秉c(diǎn)在于：因?yàn)轵?qū)動(dòng)功率較大，在流程上可視作某級(jí)預(yù)熱器的破碎烘干機(jī)必須置于地 面，一旦 發(fā)生積料，必須停窯處理。隨著科技的進(jìn)步，破碎烘干機(jī)日趨可靠。如果采用回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)烘干 大宗濕物料，片面追 求可靠性，片面追求新型干法，那么是工藝的倒退，實(shí)非明智之舉。(2) 當(dāng)電石

11、渣濾餅摻入量較小，使得入磨原料綜合水分控制在 12-14% 以下，舍棄回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，利用立磨能夠一步完成烘干兼粉磨時(shí)，新型干法的優(yōu)勢(shì)就很明顯了，此時(shí)采用新型干法是適宜的。假設(shè)采用干排 電石渣，盡 管此項(xiàng)技術(shù)仍在逐步完善之中，那么不管電石渣摻量多少，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，新型干法幾乎是 唯一的選擇。4 是否有必要追求用電石渣 100% 替代石灰石？ 電石渣中的Ca(0H)2在平衡分解壓力為 760mmH下的分解溫度為575C,分解吸熱1160kJ/kg ;而 石灰石中的 CaCQ的分解溫度為894C，分解吸熱1660kJ/kg。利用電石渣生產(chǎn)水泥，在電石渣摻入量較大 時(shí)，其燒成熱耗應(yīng)遠(yuǎn)低 于傳統(tǒng)熟料

12、，但在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，節(jié)能指標(biāo)并末到達(dá)期望值，主要原因在于電石渣與石灰石化學(xué)成份的差異。在電石法 PVC 的生產(chǎn)過程中，用來生產(chǎn)電石的原料是石灰石和焦碳，品位均很高；鈣質(zhì)在電石水解得到乙炔氣的過程中只是作為載體岀現(xiàn)， 其本身并沒有消耗，引入的雜質(zhì)也極其有限。 電石水解的主反響式 為：CaC(電石)+2H2?C 2H2 f (乙炔氣)+Ca(QH ) 2 J (電石渣)。不僅如此，在電石爐內(nèi)溫度高達(dá)2000C和復(fù)原氣氛的條件下，原料中的MgQ被復(fù)原成單質(zhì)，同 K2Q N日 2。一道氣化后逃逸，其它微量元素那么與鈣質(zhì)結(jié)合3。在電石和水反響的同時(shí)，電石中雜質(zhì)也參與反響生成Ca(QH)2 和其它氣體，其副

13、反響式為：CaQ+ HQ Ca(QH ) 2CaS+ 2HQ Ca(QH) 2 +H2STCaNb+ 6H 2Q 3Ca(QH) 2 + 2NH fCQP2+6HQ 3Ca(QH ?+ 2PH fCaSi+4H 2Q 2Ca(QHb + SiH 4 fCE3AS2+ 6H2Q 3Ca(QH) 2 + 2AsH sf以上原因造成電石渣中微量元素特別是MgQ 的缺失，使得熟料礦物特別是 GS 要在更高溫度下才能大量形成，燒成帶溫度要控制在 1450C 以上，增加了熟料燒成熱耗。(2) PVC 生產(chǎn)與水泥生產(chǎn)的差異決定二者不能始終同步運(yùn)行，通過對(duì)業(yè)主的接觸，發(fā)現(xiàn)他們大都希望在電石渣充足時(shí)，能最大限度

14、地?fù)饺腚娛?，在化工廠停產(chǎn)檢修時(shí)，也能用石灰石維持生產(chǎn)。綜上所述，筆者認(rèn)為比擬理想的情況是：電石渣替代石灰石能保持在60%A 80%左右，其余使用低品位礦石，用以補(bǔ)充對(duì)水泥生產(chǎn)有利的微量元素。這樣在熱耗和運(yùn)轉(zhuǎn)率上都是比擬理想的，片面追求100%替代石灰石并不能到達(dá)最正確效益。5 “干磨濕燒工藝簡(jiǎn)述4通過對(duì)兩種工藝過程的比照分析，筆者提出一種利用電石渣煅燒水泥熟料的新思路，簡(jiǎn)而言之，就是干磨濕燒?！案赡駸闹饕攸c(diǎn)是：?jiǎn)为?dú)粉磨、濾餅直接入分解爐(1) 除電石渣外的輔助原料經(jīng)配料后單獨(dú)粉磨，并可根據(jù)原料條件決定是否采用均化措施。(2) 針對(duì)電石渣濾餅特性，設(shè)計(jì)新型分解爐。電石渣漿經(jīng)壓濾后，濾餅直

15、接送入分解爐，一步完成烘干、分解；磨細(xì)輔助原料經(jīng)配料后從 C2 筒上升 管道喂入，經(jīng)預(yù)熱后由 C3 筒收集并喂入分解管道，在分解管道與預(yù)熱器 C4 筒內(nèi)完成與電石渣的混合，經(jīng) C4 筒收集后入窯煅燒成水泥熟料。不僅熱效率低，且物料有升溫、分解爐岀口溫度也會(huì)隨之提高，新生態(tài)的 CaO 有更快的反響速率，而在使用回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)烘干物料時(shí)， 冷卻、入窯再升溫的過程，因此電石渣直接入分解爐，可以減少無謂的熱量損耗如果要求電石渣在爐內(nèi)完成烘干、 分解的過程，勢(shì)必要提高爐內(nèi)溫度， 如果沒有物料降溫，預(yù)熱器出口廢氣溫度將會(huì)很高，這就是不能將混合料直接送入分解爐的原因6 結(jié)束語(yǔ)(1) 在現(xiàn)有技術(shù)條件下，對(duì)于濕排電石渣，當(dāng)電石渣摻入量大時(shí)，采用“濕磨干燒工藝是適宜的； 當(dāng)電石渣摻入量小，立磨能夠完成烘干兼粉磨時(shí)，采用新型干法是適宜的