引言

近幾年，在國內外形勢及疫情等多重因素作用下，大宗商品價格快速上行，水泥原材料成本持續提升，對于水泥企業，急需尋找成本低性能優的工業廢渣，降低生產成本，改善水泥性能，提高市場競爭力。磷肥渣是利用磷礦石生產復合肥時產生的工業廢渣，長期堆積不僅占用大量的土地，而且對周圍環境造成嚴重的污染，不同復合肥生產工藝所產生的廢渣成分差異較大，當利用硝酸分解磷礦石時，所產生的工業磷肥渣主要成分為CaCO₃，常被作為石灰質原料使用；當采用硫酸分解磷礦石時，所產生的工業廢渣(硫酸磷肥渣)主要成分為SiO₂，目前在水泥行業暫無研究。

對周邊硫酸磷肥渣進行化學分析和礦物組成分析，初步評估其在水泥生產中使用方法，見表1、表2。硫酸磷肥渣礦物組成如圖1所示。

根據表1、表2、圖1分析硫酸磷肥渣主要成分為SiO2，其次為Al2O，氟離子的含量較高；其主要礦物為非晶體，其次為水合氟化鋁，水合氟化鋁通常可以作為溶劑在電池行業使用，通過對硫酸磷肥渣成分分析初步判斷可作為生產水泥熟料礦化劑使用。

2.1 生料配料方案

在水泥生料中逐級增加硫酸磷肥渣的摻量，摻量分別為0%、2%、4%，生料配料方案見表3。

熟料三率值、成分及窯工藝參數盡量保持一致，熟料三率值控制KH:0.920±0.020，SM:2.70±0.10，IM:1.50±0.10。

2.2 生料和熟料性能

2.2.1生料化學成分及易燒性(見表4)

根據表4分析，硫酸磷肥渣中水合氟化鋁為較好的礦化劑，能夠降低液相形成溫度，減少C₂S生成勢能，隨著硫酸磷肥渣摻量從0%增大到4%，生料易燒性逐步改善。

2.2.2 熟料成分及性能

熟料成分及性能見表5、表6，各方案熟料巖相圖見圖2~4。

根據表5、表6及圖2、圖3、圖4分析，熟料游離氧化鈣下降，立升重增加，熟料凝結時間增加30~60min，3d強度增加3.0~4.0MPa，28d強度增加4.0~6.0MPa，從熟料巖相圖來看：熟料A礦尺寸逐漸增大，棱角更加清晰，S3方案部分A礦出現連生現象；B礦數量逐漸減少，雙晶條紋逐漸清晰，反映熟料A礦形成量增加，熟料燒成更加容易。

2.3 窯煅燒情況

摻入硫酸磷肥渣燒制硅酸鹽水泥熟料，因硫酸磷肥渣的礦化效應，液相形成溫度降低，生料易燒性改善明顯，圖5統計熟料產量增加約10t/h，標準煤耗降低約2.63kg/t。

2.3.1存在的問題

(1)窯尾預熱器底部錐體部位易出現堵料現象，影響下料，下料管出現結皮，使管徑變小。

(2)三次風閥擋墻易出現積灰，使得通風面積減少，三次風量減少，造成窯前溫度高，導致出窯熟料溫度高，冷卻效果變差。

2.3.2采取的工藝改進措施

(1)適當降低分解爐溫度

分解爐入窯分解率控制在92%±2%，分解爐出口溫度由870±5℃降低到860±5℃。

(2)清理三次風閥積灰

清理窯三次風管內結皮及積灰，特別是三次風閥擋墻附近結皮。

(3)提高篦冷機冷卻效率

適當降低一段料層厚度，一段風機盡可能滿負荷運行，提高熟料急冷效果，降低熟料溫度。

(1)硫酸磷肥渣主要成分為SiO2，使用硫酸磷肥渣可部分替代硅質材料，減少天然原材料的使用，消除工業廢渣對環境的影響。

(2)硫酸磷肥渣可明顯改善生料易燒性，促進熟料A礦形成，降低熟料燒成溫度，使用硫酸磷肥渣配料熟料標準煤耗可降低約2.63kg/t，按照年產80萬t水泥熟料計算，可節約標煤2104t，節約成本約298萬元。每噸標煤燃燒按照排放CO₂2620kg、SO₃8.5kg、NOx7.4kg計算，每年可減排CO₂約0.551萬t、SO₂約17.88t、NOx約15.57t。

(3)采用硫酸磷肥渣配料，熟料凝結時間增加30~60min，3d強度增加3.0～4.0MPa，28d強度增加4.0~6.0MPa。

(4)采用硫酸磷肥渣配料，由于生料易燒性改善明顯，熟料液相量增加，窯工藝參數需進行調整。

作者：楊丹

所屬：中國葛洲壩集團水泥有限公司

來源：《中國水泥》

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