1、鐵尾礦在新型干法水泥生產(chǎn)線上的應(yīng)用1前言尾礦通常是指礦山選礦后，在當(dāng)時(shí)條件下不宜再分選回收的采礦固體廢棄物，其粒度大多介于0.07-0.17毫米之間。我國(guó)現(xiàn)有較大規(guī)模的尾礦庫(kù)400多座，各類尾礦的堆存總量約70億噸，且每年以3億噸的數(shù)量遞增，目前尾礦的綜合利用率僅為8.3%左右。尾礦的堆存不僅占用大量土地，掩埋植被，更嚴(yán)重的是選礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢水就近排入河道、溝谷、低地，極大地污染和破壞人類的生存環(huán)境，嚴(yán)重的甚至造成安全事故和環(huán)境災(zāi)難。近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，鐵尾礦的排放量逐年增加，鐵尾礦已經(jīng)成為影響環(huán)境最為嚴(yán)重的工業(yè)廢棄物之一。鐵尾礦是鐵選廠經(jīng)礦石破碎（干磁選）、礦石粉磨（濕磁選

2、）、分選鐵粉后產(chǎn)生的廢棄排放物，生產(chǎn)1噸鐵粉將產(chǎn)生1.5噸的鐵尾礦。本溪市作為我國(guó)鋼鐵工業(yè)基地之一，鐵尾礦現(xiàn)有存量約數(shù)億噸，并且每年還要新增排放量1000萬(wàn)噸左右，基本上未利用。鐵尾礦的綜合治理、廢物利用迫在眉睫。地處本溪市的遼寧工源水泥集團(tuán)多年來(lái)一直堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，積極使用各種工業(yè)廢棄物作為原料生產(chǎn)水泥，已經(jīng)成功的在工源、本溪水泥廠等現(xiàn)有生產(chǎn)線上大量利用了熔渣、粉煤灰、硫酸渣、銅礦渣、磷石膏等工業(yè)廢渣，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為了進(jìn)一步改善地方環(huán)境質(zhì)量，拓寬工業(yè)固體廢棄物在水泥行業(yè)的應(yīng)用范圍。遼寧工源水泥集團(tuán)在做了大量研發(fā)工作基礎(chǔ)上，決定在新建設(shè)的日產(chǎn)2500噸新型干法熟料線上

3、使用鐵尾礦作為硅質(zhì)原料，為鐵尾礦的有效利用開(kāi)辟了一條新路。2實(shí)驗(yàn)室研究21 鐵尾礦的的選擇本溪的鐵尾礦庫(kù)有十多座，按照供應(yīng)必須充足穩(wěn)定的原則，初選了火連寨、歪頭山、南芬等三處選礦廠的鐵尾礦進(jìn)行化學(xué)分析。表1   Loss SiO2Al2O3 Fe2O3 CaO MgOK2ONa2O SO3Cl-火連寨 1.2670.275.3710.514.873.711.111.550.030.017歪頭山 1.170.325.110.934.714.511.141.30.260.016南  芬 2.2163.961.520.972.483.322.532.970.013從表1可以看出,

4、三種鐵尾礦中前二種化學(xué)成份差距不大，有害害成份較低，考慮運(yùn)距的因素，決定選用火連寨選礦廠的鐵尾礦作為應(yīng)用試驗(yàn)的研究對(duì)象。其表觀特征：豆青色，疏散結(jié)構(gòu)，中、小砂粒狀，以細(xì)粒為主。22 其它原（燃）料的確定221 石灰石：距廠址300米左右的北大嶺礦山；222 粉煤灰：距廠址10公里的本鋼發(fā)電廠；223 硫酸渣：距廠址100公里丹東張家溝；224 煤炭：距廠址8公里的本溪彩屯煤礦無(wú)煙煤。以上各種原燃材料的相關(guān)分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3。表2 品名LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-石灰石42.672.150.470.3651.481.380.1700.20.028鐵

5、尾礦1.3769.135.9210.944.634.181.241.120.480.021粉煤灰3.0657.9424.545.711.861.412.380.880.560.012硫酸渣7.1226.524.71533.762.620.250.197.990.012煤  灰45.5133.758.23.130.811.510.192.270.012煤的工業(yè)分析：表3 品名MadAadVadFadSt，adQnet，ad（kJ/kg）原煤0.8625.9914.9658.191.772454723 原料易磨性試驗(yàn)試驗(yàn)方法：依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9964-88水泥原料易磨性試驗(yàn)方法（邦德粉磨

6、功指數(shù)測(cè)定法）進(jìn)行。表4 方案物 料 配 比 （ % ）設(shè)計(jì)熟料率值粉磨功指數(shù)石灰石鐵尾礦粉煤灰硫酸渣KHSMIMKWh/t181.8111.376.470.340.92.551.511.56281.6810.257.380.690.92.40.511.37381.9412.345.7200.92.71.5211.89410018.02經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為：當(dāng)邦德粉磨功指數(shù)小于10時(shí)，易磨性好；在10-12時(shí)，易磨性較好（中等）；在12-14時(shí)，易磨性較差；當(dāng)大于14時(shí)，易磨性很差。從表4中數(shù)據(jù)可以看出，雖鐵尾礦的易磨性極差，但使用鐵尾礦配料的方案1、2、3的物料易磨性皆屬于中等水平，并且隨著鐵尾礦的配比

7、逐漸升高，原料易磨性下降。24生料易燒性試驗(yàn)試驗(yàn)方法：依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9965-88水泥生料易燒性試驗(yàn)方法進(jìn)行。表5 方案物 料 配 比 （ % ）設(shè) 計(jì) 熟 料 率 值游 離 氧 化 鈣 （%）易燒性石灰石鐵尾礦粉煤灰硫酸渣KHSMIM1350 1400 1450 評(píng)價(jià)581.8111.376.470.340.92.551.52.851.811.11較好681.6810.257.380.690.92.40.52.461.521.02較好781.9412.345.7200.92.71.523.212.11.38較好當(dāng)熟料中游離氧化鈣小于1.0%時(shí)，物料的易燒性好；游離氧化鈣在 1.0-1.5%

8、時(shí)，物料的易燒性較好；游離氧化鈣在 1.5-2.0%時(shí)，物料的易燒性較差；游離氧化鈣大于2.0%時(shí)，物料的易燒性極差。從表5中數(shù)據(jù)可以看出，物料易燒性均較好，但隨著鐵尾礦的配比逐漸升高而下降。25 有害成份評(píng)價(jià)對(duì)于新型干法熟料生產(chǎn)線，由于原燃材料帶入的R2O、S03、Cl-等揮發(fā)性組分在預(yù)分解窯系統(tǒng)內(nèi)形成閉路循環(huán)，在高溫下?lián)]發(fā)后在低溫區(qū)重新凝集，引起預(yù)熱器內(nèi)結(jié)皮、堵塞、料流不暢，同時(shí)熟料中的R2O含量較高時(shí)也會(huì)影響熟料的質(zhì)量，使用高堿含量熟料磨制的水泥制備混凝土?xí)r容易產(chǎn)生堿集料反應(yīng)，破壞混凝土的安定性。因此，對(duì)預(yù)分解窯生料中的揮發(fā)性組分加以適當(dāng)控制是十分重要的。一般控制生料中K2O+Na2O1

9、.0%， Cl-0.015%。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，使用鐵尾礦配料后的生料中K2O+Na2O含量大約在0.63%左右，Cl-含量大約在0.007%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于控制指標(biāo)。因此，使用鐵尾礦配料完全符合預(yù)分解窯系統(tǒng)對(duì)有害成份的控制指標(biāo)要求，在生產(chǎn)中不會(huì)由于使用鐵尾礦而引起預(yù)分解窯系統(tǒng)的結(jié)皮、堵塞。三個(gè)方案中熟料的硫堿比和過(guò)剩硫表6 項(xiàng)  目 硫堿比（S/1/2R）過(guò)剩硫（g/100kg熟料） 方 案5     12582     165681 方 案 6     12995    

10、 234731 方 案 7     12145     200627 從表6看出三個(gè)方案中熟料的硫堿比均超過(guò)一般控制指標(biāo)（硫堿比小于1），但過(guò)剩硫不高，在控制范圍內(nèi)（小于300），配料方案可行，但燒成系統(tǒng)中應(yīng)加強(qiáng)防堵措施，多設(shè)空氣炮。3生產(chǎn)實(shí)踐31 日產(chǎn)2500噸熟料新型干法生產(chǎn)線簡(jiǎn)介該生產(chǎn)線由成都建材工業(yè)設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行設(shè)計(jì)，吸取了國(guó)內(nèi)已建成同規(guī)模生產(chǎn)線的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，經(jīng)十三個(gè)月的建設(shè)，日前已投入試運(yùn)行。主要配置為:- 單段錘式破碎機(jī)在平峒內(nèi)破碎石灰石，能力600t/h；- 80米直徑石灰石預(yù)均化堆場(chǎng)，有效儲(chǔ)量25000t；- 跨度為24

11、m的輔助材料庫(kù)，總長(zhǎng)54m。分別用于儲(chǔ)存鐵尾礦（6500t）和鐵粉（1250t）；-沖擊式粘土破碎機(jī)用于冬季破碎凍鐵礦尾礦，能力75t/h；- 一座8米，儲(chǔ)量530t的石灰石配料庫(kù)，一座8米，儲(chǔ)量450t的鐵尾礦配料庫(kù)，一座6米，儲(chǔ)量190t的硫酸渣配料庫(kù)和一座10米，儲(chǔ)量1200t的粉煤灰配料庫(kù)；- 設(shè)計(jì)能力190t/h的4.6×(103.5)m單滑履中卸烘干磨系統(tǒng)，磨機(jī)主傳動(dòng)功率為3550kw，采用窯尾廢氣作為烘干熱源；- 一座15×47米，儲(chǔ)量6500t的IBAU型生料均化庫(kù)；- 跨度為24m的矩型原煤預(yù)均化堆場(chǎng)，總長(zhǎng)126m用于儲(chǔ)存原煤（2300×2t）；

12、- ZGM95N國(guó)產(chǎn)煤立磨，能力20t/h；- 熟料煅燒系統(tǒng)采用成都院的CDCS2545預(yù)熱及預(yù)分解系統(tǒng)、4×60米回轉(zhuǎn)窯和第三代空氣梁篦式冷卻機(jī)，能力2500t/d；- 二座25米的熟料庫(kù)，有效儲(chǔ)量50000t；- 窯頭、窯尾均采用電收塵器。32 熟料率值的確定：根據(jù)原燃材料的質(zhì)量情況、生產(chǎn)方法，熟料率值確定為：KH：0.90±0.02； SM：2.5±0.1； IM：1.5±0.1熟料燒成熱耗3093kJ/t（740Kcal/t），煤灰摻入量：4.12%。原料配比及理論料耗表7 原料 石灰石 鐵尾礦 粉煤灰 硫酸渣 料   耗配比

13、 85.25%8.42%6.03%0.30%1.4953t/t 33   試生產(chǎn)2004年底日產(chǎn)2500噸新型干法熟料生產(chǎn)線進(jìn)入試生產(chǎn)調(diào)試，生產(chǎn)初期按照事先設(shè)計(jì)的四組份進(jìn)行配料，即石灰石、鐵尾礦、粉煤灰、硫酸渣，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。表8 品名LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3石灰石42.122.960.590.4350.142.890.180.030.25鐵尾礦2.1169.63911.613.573.061.51.750.1粉煤灰2.2356.9324.568.712.711.531.460.410.2硫酸渣4.5523.744.3253.7

14、83.73.690.710.433.7從表8中可以看出，鐵尾礦的氧化鐵含量比設(shè)計(jì)時(shí)升高，最高時(shí)達(dá)到15%，因此完全可以去掉原有的鐵質(zhì)校正原料硫酸渣，采用石灰石、鐵尾礦、粉煤灰三組份配料，就可以滿足配料的要求。三組份配料的生、熟料化學(xué)成份。表9 品名LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3KHSMIM生料35.9212.772.882.1642.173.060.390.240.231.0252.531.33熟料21.495.073.5563.064.40.550.450.50.8892.491.43從生料成份看較為合理，堿、硫等有害成分基本上控制在預(yù)想的范圍，滿足了預(yù)

15、分解窯對(duì)原料有害成份的要求，整個(gè)試生產(chǎn)期間的窯尾預(yù)熱系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生結(jié)皮堵塞等現(xiàn)象，系統(tǒng)運(yùn)行比較平穩(wěn)，原始設(shè)計(jì)安裝的多點(diǎn)空氣炮清堵裝置足以保證正常的生產(chǎn)需求。同時(shí)控制熟料的三率值基本上也都達(dá)到了預(yù)想的水平。由于在試生產(chǎn)期間，考慮到操作人員對(duì)新型干法的生產(chǎn)工藝及設(shè)備都要有一個(gè)熟悉的過(guò)程，為了確保熟料的煅燒質(zhì)量，將熟料的KH目標(biāo)值設(shè)定在0.8600.880之間，物料的易燒性相對(duì)有所改善。 2005年2-5月份熟料的率值、物理性能等數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。采用石灰石、鐵尾礦、粉煤灰配料生產(chǎn)已近4個(gè)月時(shí)間，隨著嚴(yán)寒冬季的生產(chǎn)困難期已渡過(guò)，工藝、設(shè)備問(wèn)題的日漸完善，鐵尾礦配料技術(shù)也已日臻成熟。運(yùn)轉(zhuǎn)至今預(yù)熱器系統(tǒng)沒(méi)有出

16、現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)皮和堵塞現(xiàn)象。窯內(nèi)結(jié)幾次蛋，分析后認(rèn)為是由于因配料設(shè)備造成的物料成份波動(dòng)大，熟料中Al2O3+ Fe2O39.5%或熟料中MgO太高以及窯操作不穩(wěn)定造成。 4月份從穩(wěn)定物料、穩(wěn)定成分、穩(wěn)定操作入手，熟料質(zhì)量越來(lái)越好，5月份生產(chǎn)的熟料已經(jīng)供應(yīng)本溪水泥廠穩(wěn)定生產(chǎn)普通52.5級(jí)水泥近5000噸。表10 月份SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKHSMIM初凝終凝R3壓R28壓fCaO221.795.293.4362.843.970.8672.491.542:133:1223.248.11.48321.165.273.6562.024.20.8772.371.442:063:0922.6

17、480.83421.85.183.864.013.90.8872.431.361:592:4224.553.51.25521.815.153.4463.893.20.8882.551.52:102:4627.953.71.0234  使用鐵尾礦配料應(yīng)注意的問(wèn)題：341冬季由于鐵尾礦粉水分較高，平均在10%左右，最高時(shí)達(dá)20%，在北方地區(qū)存在著凍結(jié)、蓬倉(cāng)、下料不均勻等問(wèn)題。對(duì)此，我們考察后發(fā)現(xiàn)選礦廠在分選過(guò)程中，采取兩種方式：一種為礦石破碎后進(jìn)行干狀態(tài)下的磁選，另一種是在球磨機(jī)加水粉磨后進(jìn)行有水狀態(tài)下的磁選。前者排放物是鐵尾礦廢石，后者廢棄物是鐵尾礦粉，現(xiàn)場(chǎng)取樣分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表11。表11

18、 LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO313.9757.819.6516.252.965.551.60.850.0422.1966.8111.188.882.631.831.560.790.0732.0268.97.5410.712.733.211.470.90.0641.7966.978.7311.33.472.911.130.750.25通過(guò)分析選擇了4號(hào)鐵尾礦廢石用于配料，解決了冬季生產(chǎn)使用含水量高的鐵尾礦粉所帶來(lái)的諸多不便。生產(chǎn)中鐵尾礦廢石的SiO2、Fe2O3含量雖有波動(dòng)，但通過(guò)采取預(yù)搭配的辦法，完全可以減小其成分波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)的不利影響，保證了在氣溫低于零度時(shí)的正常生產(chǎn)。342  鐵尾礦粉是選礦廠用泥漿泵向山坳中排放的泥漿廢棄物經(jīng)沉淀而成，在排放過(guò)程中自然形成了平鋪均化。使用中發(fā)現(xiàn)在鐵尾礦壩中橫向取料時(shí)其成分最均勻，縱向成份差異較大，特別是鐵含量。故此，我們?cè)谌×蠒r(shí)，盡可能地橫向切取來(lái)保證生產(chǎn)的供應(yīng)，收到了穩(wěn)定成份的效果。343  鐵尾礦粉含水量大，呈砂性，配料設(shè)備應(yīng)采取板喂機(jī)強(qiáng)制喂料和定量給料機(jī)同步調(diào)速的方式，保證喂料量的穩(wěn)定。4結(jié)論4.1  鐵尾礦單獨(dú)粉磨易磨性很差；作硅質(zhì)原料配料時(shí)易磨性中等；制備的生料易燒性較好；理論