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硅粉在 电石渣制水泥生产中的应用
发布时 间:2015-4-13 阅读:2926次   打印本页 || 关闭窗口

1 引 言

    天辰水 泥公司的设计,是专为新疆天业集团120万吨PVC生产线 配套进行废渣处理的水泥生产线。于2007年12月投料 试生产,熟料的生产100%采用电 石渣代替天然石灰石进行配料,制备生料的钙质原料全部为电石渣,经过4年多的 运转,运行稳定。

    随着新 疆经济的飞速发展,城市环境治理的需要,环保部门迫切要求将硅业公司排出的硅粉废渣消化吸收。经过认真的现场调研、分析研究,从方案的制定到付诸实施,经过半年时间,我公司在全部利用电石渣代替石灰石配料的基础上 ,又将硅业公司的硅粉废渣作用为硅质原料全部消化吸收。

2 硅粉的 来源及特性

2.1 硅粉的 来源

    硅粉又 叫硅灰,它是大工业冶炼中的副产物。矿热电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中,会伴生出大量挥发性很强的SiO2和Si,并随 废气逸出。逸出的烟尘经捕集装置收集后的产物就是硅粉。

2.2 硅粉的 特性

    硅粉颗 粒非常小,平均粒径几乎全是纳米级,现场采样的整个过程需要用除尘设备进行回收,还需要用加密设备进行加密,硅粉的粒度小于1μm的占80%以上; 平均粒径在 0.1~0.3μm。因为 质量比较轻,容重仅为550g/l。对硅 粉进行化学检验,其全分析化学成分见表1。

 

    通过硅 粉的化学检验数据可得:硅粉中硅含量达到94%。根据 采样检验结果,我们认为,通过改善工艺设施,硅粉完全可以当作硅质原料替代硅砂运用在水泥生产中。

3 硅粉添 加中的问题及处理

3.1 硅粉的 下料情况

    从物理 特性上看,硅粉具有很强的流动性及对金属表面的粘附性。故在生产线上使用,下料的稳定性很重要。通过实验测得硅粉的自然堆积角为45度,所 以在硅粉仓的仓体设计时,将仓下锥体角度设计为大于45度。并 且在仓锥体上加装振打器,定时对其进行振打。由于硅粉细度比较细并且容重较轻,所以在上料时选用气力磅车将硅粉直接打入仓内,下料器采用锁料阀,避免出现棚料及垮料现象,计量秤选用变频单管绞刀秤计量,有助于配料 的准确性。

    试用过 程前期,在硅粉仓底部利用插板控制下料量的大小,但在实际操作过程中,频繁出现垮料及棚仓现象,不下料时,通过人工处理后会直接从计量绞刀的缝隙中冲入下级输送设备,无法控制计量,严重影响生料的质量。熟料质量波 动大,对正常生产造成严重影响。

    通过现 场观察,发现利用原有的生产设备确实不能保证稳定下料,经过讨论确定对锥体下的锁料阀进行改造,采用刚性分隔轮锁风锁料,同时在硅粉仓锥体位置安装振打器,定时对仓体进行振打。改造后实际生产中下料稳定均匀,没有 出现棚料及跨料现象,生料质量合格率提高了15%~20%。

3.2 对配料 系统的影响

    硅粉为 硅业公司的工业废渣,供应量不稳定会给生产带来被动。刚开始用于配料时,由于硅粉量经常变化,需要对硅质原料的配比频繁调整,生产难于控制,导致生料成分波动大。针对此问题,公司与供应商取得联系。按照供方工艺条 件,每日向我公司定量供应硅粉量约180吨,稳 定了供应量。对生料中硅粉的配比,由**开始的3%,添加 量逐步提高。加到5%再到7%,全部 用硅粉替代硅砂作硅质原料。**后得出 硅粉在电石渣配料系统中的物料配比,见表2。

 

    在硅粉 掺入前,熟料的三率值为:KH=0.92±0.02,SM=2.30±0.10,IM=1.30±0.10。生料 的过程控制指标为:KH=1.02±0.02,SM=2.40±0.10,IM=1.50±0.10。但使 用硅粉后发现,生料的过程控制指标能达到控制目标值,可是熟料的率值却发生了明显变化,熟料KH连续一 周偏低,而且不稳定,熟料3天强度 周平均值只有24MPa左右, 给水泥生产带来很大影响。

    针对此 现象,我们对生料粉磨和熟料煅烧系统各点位的控制参数进行了认真对比,并对出磨生料、干燥混合、系统回料的物料成分做了详细的检验分析。经检查发现,系统回料中硅当量较前期提高了6个百分 点。通过综合分析得出结论:硅粉粒度属于纳米级,在高负压生产环境下,被带入电收尘的量比原来使用的硅砂大幅增加,打破了原有生料控制系统的成分平衡,经过研究确定,将干燥混合系统的生料控制指标KH提高0.02,经过 一周的实验,熟料三率值达到了预控的目标,稳定了熟料的质量。熟料的化学成分见表3。

 4 添加硅 粉后的效果

    添加硅 粉后,熟料的品质变化较大。特别表现在熟料的物理性能中,我厂逐步将硅粉按照3%、5%、7%的比例 ,替代硅砂作硅质原料在生产中使用之后,熟料物理性能变化情况见表4。

     从表4可以看 出,硅粉掺入后熟料强度有较明显的提高,特别是硅粉比例增大,熟料的后期抗压强度有明显提高,添加7%时的28天抗压 强度较3%时增长了5MPa左右。

    通过显 微镜观察利用不同硅质原料配料时熟料的岩相分析结果,如图1、2所示。 两幅图分别为利用全硅砂和纯硅粉配料生产的熟料利用显微镜做岩相分析A矿的结 晶情况,****幅图中 表现A矿尺寸 较大,且分布数量较少,而第二幅图中A矿尺寸 较小,且分布数量较多且分布均匀。

    图3和图4两幅图 分别为利用硅砂和硅粉配料生产的熟料,利用显微镜作岩相分析B矿的结 晶情况,****幅图中 表现B矿尺寸 较小,且透明度较低,而第二幅图中B矿尺寸 较大,且透明度较好。

    从岩相 学分析A矿尺寸 及分布情况和B矿尺寸 及透明度,可以判断出利用硅粉配料时,物料易烧性较硅砂配料好。硅粉参与生产时物料在回转窑内的升温速度、高温保持时间、冷却速度均好于硅砂配料。从岩相分析矿物的结晶情况也可以验证,采用硅粉代替硅砂配料,熟料的28天强度 有明显提高。

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