CN1313256A - 处置利用工业和城市废弃物研制生产的生态水泥 - Google Patents

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杨伟东
马勇
郁伟华
许鸿发
项朝璧
杨智勇
王鹤鸣
梁晓明
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Abstract

本发明涉及到利用工业和城市废弃物生产的水泥产品,特别是#425矿渣硅酸盐水泥和#525普通硅酸盐水泥。本发明的目的是提供一套稳定成熟的处置废弃物来生产水泥产品的技术方案,并通过该方案的实施一方面为企业降低成本增加效益,另一方面为绿化和保护环境做出贡献。采用本发明的技术方案处置废弃物具有处置废物数量大、投资少、运行费用低及炉内气体温度高、滞留时间长、自净化程度高、二次污染少和处理彻底等特点。

Description

处置利用工业和城市废弃物研制生产的生态水泥
本发明涉及到利用工业废弃物生产的水泥产品，特别是#425矿渣硅酸盐水泥和#525普通硅酸盐水泥
传统的水泥产品采用石灰石、粘土、铁粉三种原料生产。随着工业生产发展，原燃材料的资源紧张，价格上涨，同时中国每年排放的工业废弃物的量逐年递增，现已达每年6亿吨。生态水泥是指采用高新技术，利用工业废弃物替代天然原燃料，生产出达到质量标准和符合环保要求的水泥产品。发展生态水泥，对于资源的优化配置、保护环境和促进社会可持续发展具有重要意义。目前国内处置利用工业废弃物技术还很不成熟完善。有的厂家尽管能够处置利用工业废弃物，但由于工艺技术上的缺陷和不完善，故在现实生产中没有得到大范围的推广应用。
本发明的目的是提供一套稳定成熟的处置废弃物来生产水泥产品的技术方案，并通过该方案的实施一方面为企业降低成本增加效益，另一方面为绿化和保护环境做出贡献。
实现本发明的技术方案：工业和城市废弃物(固体和液体包括城市生活垃圾)进厂后先经过输送装置(固体通过铲车、皮带机，液体则通过气力泵)。进入到调质均化系统(淘泥机、搅拌机)，到储存系统(堆棚、露天堆场、筒仓和沉淀池)。通过计量系统(计量称等)加水进入球蘑机粉磨后，通过气力输送泵送入水泥回转窑内煅烧成为熟料半成品，再经球磨机粉磨(中间可适当加入可作为水泥混合材的工业废物，加入量约为5％)成为水泥产品。
现有的废物处置方案(包括堆放填埋、排放倾倒、焚烧炉内焚烧)不仅占用了大量田地，污染了河流，而且废弃物在一般焚烧炉内的不完全分解，并未彻底根除废弃物中的有毒有害物质，产生二次污染，对环境造成严重影响。如目前数量很大的可燃有害物提供给乡镇小厂作为燃料，亦有自设小型燃烧炉处理有害物，这种处理方式，高炉最高温度仅有700～800℃，一些剧毒物质没有完全燃烧，会产生新的有毒有害物质。如废机油在中温条件下燃烧，就会产生剧毒的二恶英。又如先令葆雅药厂废液中的有毒物质异丙醇，只有在1,400℃以上的高温才能解除其毒性。上海十五家污水处理厂每年产生“下脚”或污泥约20万吨(含水率75％)，目前采取填坑、填浜，还要出钱外运倾倒，这样都会对环境造成二次污染。处置利用工业废弃物来生产生态水泥，既可以节约资源和能源，变废为宝，降低成本，又可以绿化上海，为净化和保护环境作出贡献。使水泥工业由耗能产业变为处理和利用工业废弃物的绿色环保产业。利用现有水泥回转窑处理工业废弃物，可以节省大量的基本建设费用。业已上马的上海浦东江桥垃圾焚烧厂日处理能力仅1,000吨，需投资6.7亿元。香港特别行政区的亚洲惠民环境技术有限公司，每年通过化学方法处理15,000吨废弃物、通过物理方法处理70,000吨、焚烧处理6,000吨，需投资13亿港元，投资费用高昂。在采用焚烧技术来处置工业废弃物的问题上目前基本上有两个发展方向，一个是投入大量资金建造专业焚烧炉，另一个方向是利用水泥厂的回转窑来处理工业废弃物。随着有关理论与实践的发展和成熟，后者在经济上、防止二次污染、固废无害化处理彻底性等方面显示出越来越大的优势。因为水泥企业在生产过程中，具有处置废物数量大、投资少、运行费用低及炉内气体温度高、滞留时间长、自净化程度高、二次污染少和处理彻底等优点。
上海水泥厂积极利用处理各种工业废料，使之成为一种燃料或替代原材料在水泥制造过程中使用，使水泥行业由耗能产业变为处理和利用废弃物的绿色环保产业，处置和利用废弃物占水泥原燃材料总量的32％。近二年来，该厂在利用工业废弃物方面作了大量的研究和生产性试验工作，下面是处置利用工业废弃物的具体实例：
上海焦化有限公司的废煤渣液代替水泥原料中一小部分粘土质原料，生产水泥熟料，并充分利用其废煤渣液残留热值，以节约煅烧水泥熟料时的原煤。工艺流程为：
废煤渣液船运至淘泥机码头→煤渣液船上的泵泵送至淘泥机与同时加入粘土质原料(浦泥)淘制成泥浆→泵送至泥浆库→经喂料计量入生料磨磨制料浆→料浆库、料浆搅拌池→入窑煅烧
废煤渣液成分分析如下：
 SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO 灰分 挥发份 总计 发热量KJ/Kg
 47.40  20.66  10.46  15.25  1.75  60.35 1.45  95.52  4186-6280
黄浦江泥的成分一般为：
烧失量     SiO2     Al2O3     Fe2O3     CaO     MgO     总计
8.05     60.79     13.8     6.06     4.46     2.45     95.62
生料配制方案表
石灰石 浦泥 煤渣 铁粉 烧失量 SiO2  Al2O3     Fe2O3  CaO  MgO
 79.3％ 15.0％ 2.0％ 3.7％ 35.70％ 12.61％  3.32％     3.25％  42.94  1.06
    总计     KH     IM     SM
    98.88     1.03     1.02     1.92
本套工艺方案的技术关键：(1)将废煤渣液泵送至淘泥机，将煤渣液代替黄浦江水淘泥，这样，不增加淘泥水份(水份控制在60％左右)；使得泥浆与石灰石、铁粉等共同入生料磨粉磨后的生料水份保持＜35％
料浆水份数据如下：(1998年3月-6月)
 3月  4月  5月  6月
 35.5  34.4  34.8  34.9
(2)煤渣掺入生料中的烧成机理，煤渣在600℃左右开始燃烧，800℃后燃料速度明显加快，而在400℃以下烧失量不会明显变化，因此煤渣在回转窑内低温缺氧的链条带下不会集中燃烧，不会对窑内的链幕系统产生不良影响。于6月10日停窑进行观察，发现链条直径尺寸均无变化。
(3)利用废煤渣液来提高窑内生料的预烧能力，提高熟料产质量的机理。生料中煤渣的燃烧过程显然和从窑头喷入的煤粉在悬浮状态下燃烧不同。掺入废煤渣液料浆入窑后其中煤渣随料浆一起受热开始水分蒸发，一般在链条带的出口处的物料温度近200℃煤渣在此处随料浆被烘干。随着物料在窑内前移，温度逐渐升高，挥发份逸出量逐渐增多当其逸出时的温度达到燃点，就会和存在物料空隙中的空气发生氧化燃烧，而未烧完的挥发分则在物料表面与窑内气流中的氧形成有焰燃烧。同时固定碳也受到预热作用而燃烧。由于掺入的煤渣是在物料内燃烧，这显然和原来靠气流和物料间的温差以对流和传导形式不同，其热交换充分，效率高，物料温升速度快。这样就缩短预热带，等于起了延长分解带的作用，使碳酸盐分解充分，因而使物料预热好，料易烧，这就是掺入废煤渣液能降低热耗。改善生料预烧性的原因。
因此生料中掺入适量煤渣后能明显改善生料的预烧性，降低熟料中的f-CaO，有利于水泥的安定性。熟料中的f-CaO数据如下(1998年3月-6月与1997年同期比较)
3月 4月 5月 6月 4个月平均
1997年 0.97  0.95  0.90  1.07     0.97
1998年 0.82  0.87  0.83  0.84     0.84
由上述数据可以看出，熟料中的f-CaO平均降低0.13，降低13.4％。
在回转窑链条带物料取样孔处，测定了生料的成球率，测定数据如下：
链条带物料温度     物料成球率
未掺煤渣     280℃     46.0％
掺煤渣     350℃     36.2％
从生料成球率的数据来看，成球率从46.0％降低到36.2％温度越高成球率越低，证明预烧性越好。
采用本套技术工艺方案后所取得的效果：(1)熟料标准煤耗下降
据统计，由于废煤渣液新技术的利用上海水泥厂烧成熟料的标准煤耗比去年同期下降了4.03Kg标煤/吨熟料。具体见下表：
    年份月份数量 1997年Kg标煤/吨熟料     1998年Kg标煤/吨熟料
 3月     208.73     198.22
 4月     199.53     197.89
 5月     202.44     199.98
6月     203.57     198.70
平均     203.24     199.21
差值     -4.03
(2)水泥质量的提高我厂的#425矿渣硅酸盐水泥、#525普通硅酸盐水泥与国家标准对比如下：
#425矿渣硅酸盐水泥 GB1344-9228天抗压强度 1998年月平均 #525普通硅酸盐水泥  GB175-9228天抗压强度 1998年月平均
 3月(MPa)     42.5     52.7  3月(Mpa)     52.5     62.0
 4月(MPa)     42.5     53.0  4月(Mpa)     52.5     61.6
 5月(MPa)     42.5     51.5  5月(Mpa)     52.5     60.9
 6月(MPa)     42.5     51.6  6月(Mpa)     52.5     60.3
(3)在综合利废过程中，全年可节约原煤1703吨，粘土3750吨，全年可降低成本61.6万元。

Claims (3)

1、生态水泥是指采用高新技术，利用工业废弃物替代天然原燃料，生产出达到质量标准和符合环保要求的水泥产品。产品的工艺技术方案为：工业和城市废弃物(固体和液体包括城市生活垃圾)进厂后先经过输送装置(固体通过铲车、皮带机，液体则通过气力泵)，进入到调质均化系统(淘泥机、搅拌机)，到储存系统(堆棚、露天堆场、筒仓和沉淀池)。通过计量系统(计量称等)加水进入球磨机粉磨后，通过气力输送泵送入水泥回转窑内煅烧成为熟料半成品、再经球磨机粉磨(中间可加入可作为水泥混合材的工业废物，加入量为5％)成为水泥产品。
2、根据权利要求1所述的技术方案，其特征是调质均化系统和储存系统两部分。各种成份不同的废弃物经过这两部分系统可充分保证废物成份的混合均匀，避免了成份波动，顺利实现整个湿法处理工艺。
3、根据权利1所述的技术方案，其特征是不仅可以处置固体废弃物，而且还可处置液体废弃物(包括城市生活垃圾)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618954B (zh) * 2009-07-20 2012-01-25 中信重工机械股份有限公司 一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的方法

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