干排粉煤灰在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　渭河電廠位于咸陽市渭城區(qū)正陽鎮(zhèn)，距西安、咸陽市均為20km，現(xiàn)裝機(jī)容量130萬KW，年排灰量100余萬t，其中4臺30萬KW機(jī)組，均使用了靜電除塵器，灰可自動分級，并配套安裝有負(fù)壓氣力干除灰系統(tǒng)及總儲灰量為3200t的4座原灰儲存庫，不但可排濕灰，若對設(shè)備稍加改進(jìn)，就可連續(xù)、穩(wěn)定地提供干排灰，原灰的品質(zhì)經(jīng)用戶在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，譽(yù)為優(yōu)質(zhì)粉煤灰。
　　渭河電廠因其地理位置優(yōu)越，粉煤灰質(zhì)量優(yōu)良可靠，數(shù)量巨大，無疑現(xiàn)在和將來均是鄰近眾多水泥廠、水泥粉磨站水泥生產(chǎn)中混合材的最佳原料。通過實(shí)際應(yīng)用，并定期跟蹤試驗(yàn)、檢測，一年多來的實(shí)驗(yàn)證明，渭河電廠干排粉煤灰在水泥生產(chǎn)中替代其它混合材的應(yīng)用從生產(chǎn)技術(shù)上是可行的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
　　1 干排粉煤灰的理化性能與混合材的化學(xué)分析
　　1．1混合材的化學(xué)分析(見表1)

　　謂電干排粉煤灰與煤矸石比較，有利于水泥生產(chǎn)的有效成分 SiO2、Fe2O3、AI2O3 均不同程序地高于煤矸石和青磚，而不利于水泥生產(chǎn)的有害成分，如含碳量、CaO、SO3、MgO均遠(yuǎn)低于煤矸石，特別是SO3低6.9%，其中碳是惰性的疏松多孔結(jié)構(gòu)，會增水泥的需水量，降低制品的強(qiáng)度和耐久性；SO3的含量過高也會影響水泥生產(chǎn)的質(zhì)量。如超過規(guī)定，會使水泥的安定性不合格，對混凝土中的鋼筋具有一定的腐蝕作用。因此，渭河電廠干排粉煤灰的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于煤矸石和青磚，并且曲于電廠煤種穩(wěn)定，煤粉制造過程及燃燒過程自動化程序高，工藝參數(shù)控制嚴(yán)格，化學(xué)成分相對穩(wěn)定，對水泥生產(chǎn)十分有益。
　　1．2物理性能
　　渭河電廠干排粉煤灰在細(xì)度為32%(0.045mm篩)，需水量比101%，28d抗壓強(qiáng)度比大于100%，說明其活性高，需水量比小，強(qiáng)度高，后期仍可增長。出廠溫度60-80OC，含水量為0，堆積密度0.5-0.64t/m3，密實(shí)密度0.9t/m3，與國際GBl596--91《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》相比較，作為用于水泥生產(chǎn)中的活性混合材，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1級粉煤灰的規(guī)定，比煤矸石和青磚優(yōu)越。
　　1．3顆粒級配和形貌
　　在煤煤灰的礦物組成中，玻璃微珠含量較高，球形顆粒多，級配均勻，不僅活性高，性能好，而且在水泥生產(chǎn)中與其它混合材比較，在化學(xué)、物理性能、顆粒級配和形貌等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于煤矸石和其它混合材，是—種優(yōu)良的水泥生產(chǎn)原料(見表2)
表2 渭河電廠干排粉煤灰顆粒級配分布

2 水泥廠應(yīng)用干排粉煤灰的途徑及方式
　　粉煤灰在水泥中的應(yīng)用，因它是—種燒粘土質(zhì)人工火山灰材料，既可替代部分粘土作為燒制水泥的原料，又可作為水泥的混合材，同時還可以生產(chǎn)特種水泥，如粉煤灰水泥、大壩水泥等。本文僅對粉煤灰作為水泥混合材和生產(chǎn)特種水泥問題進(jìn)行具體分析論述。
3 作為水泥混合材的應(yīng)用
　　利用干排粉煤灰作為水泥生產(chǎn)的混合材，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥(摻入量≤15%)，現(xiàn)就磨前加入進(jìn)行具體介紹。
　　3．1加入方法
　　常用方法是：在磨機(jī)前架設(shè)粉煤灰?guī)?，庫容大小?yīng)根據(jù)運(yùn)距的遠(yuǎn)近，摻入量的高低以保證連續(xù)不間斷生產(chǎn)而確定，見圖1。

圖1 粉煤灰磨前加入的工藝示意圖
表3 耀縣水泥廠西安特種水泥分廣涇陽縣水泥廠原材料的檢測結(jié)果

　　在加入時有兩點(diǎn)必須作到：第一，能及時準(zhǔn)確的調(diào)整加入量；第二，應(yīng)有準(zhǔn)確的計(jì)量裝置和手段，這是粉煤灰作為混合材摻入的關(guān)鍵，只有這樣，才能確保水泥的質(zhì)量。
　　3.2加入量
　　粉煤灰作為混合材在水泥中的應(yīng)用，可以取代其它混合材單獨(dú)加入，也可部分替代其它混合材共同加入，具體加入的數(shù)量，應(yīng)根據(jù)自身熟料、石膏的品質(zhì)、設(shè)備的配備水平等多種因素，因地制宜，通過小磨試驗(yàn)具體確定，但不可超越國標(biāo)規(guī)定 。
　　3.3生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析
　　—年多來，我們對耀縣水泥廠、西安特種水泥分廠和涇陽縣水泥廠從磨前用渭河電廠干排的粉煤灰全部替代其它混合材與全部摻入煤矸石、青磚生產(chǎn)水泥進(jìn)行了多次分析試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果比較如表3—表5。
表 4 耀縣水泥廠西安特種水泥分廠檢測結(jié)果比較

表 5 涇陽縣水泥檢測結(jié)果比較

　　從以上的檢驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，摻15%渭電干排粉煤灰的水泥與摻15%煤矸石或摻15%青磚的水泥比較，初凝時間均合乎標(biāo)準(zhǔn)，但摻粉煤灰的水泥凝結(jié)時間更趨合理，特別適應(yīng)于商品混疑土和機(jī)械化施工的混凝土，在相同用水量的情況下，標(biāo)準(zhǔn)稠度有所增加，這說明水泥的需水量變??；3d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度不同程度地均有所提高，28d抗壓強(qiáng)度提高了7%—10%，28d抗折強(qiáng)度也有所提高。這些數(shù)據(jù)證明，全摻入粉煤灰的普通水泥后期強(qiáng)度增進(jìn)率，明顯高于全摻煤矸石和青磚的普通水泥。摻8%的粉煤灰或與其它輔材混合摻入生產(chǎn)的水泥，無論是凝結(jié)時間、標(biāo)準(zhǔn)稠度、3d和28d強(qiáng)度，稍遜于摻15%粉煤灰的水泥，但都優(yōu)于全摻煤矸石或青磚水泥的各項(xiàng)指標(biāo)。由此可見，水泥生產(chǎn)中的混合材全部用渭河電廠干排粉煤灰替代或部分替代，水泥的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　3．4經(jīng)濟(jì)性分析
　　(1)原材料價格比較
　　渭河電廠附近水泥廠的混合材一般都摻煤矸石、磚塊、高爐礦渣。根據(jù)距離的遠(yuǎn)近不同，這些材料的進(jìn)廠價一般在40—70元/t之間，電廠一般也是按這個價格供應(yīng)干排粉煤灰。因此，粉煤灰與其它混合材進(jìn)廠價持平。
　　(2)生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)效益分析
　　由于干排粉煤灰入磨時細(xì)度很細(xì)，容易磨得更細(xì)，而且含水率為零，并含有一定量的碳質(zhì)，能消除微粉粘附襯板和球鍛表面的現(xiàn)象，同時減少了水泥顆粒相互凝聚的作用，即減少了設(shè)備磨損，又有助磨作用，這一點(diǎn)可以從磨內(nèi)實(shí)際觀察及出磨水泥流動性好得到證明。首先摻粉煤灰的普通水泥細(xì)度篩余物中無片狀物，而摻有其它混合材的水泥其細(xì)度篩余物中含有大量片狀物。這種片狀物手搓即成粉末，雖然水泥的比表面積很高，但細(xì)度檢測結(jié)果卻偏高，即呈假粗現(xiàn)象，使磨機(jī)產(chǎn)量下降。其次，粉煤灰密度小，在磨內(nèi)流速快，可使磨機(jī)產(chǎn)量提高；再則，因干排粉煤灰很細(xì)，與其它混合材比較，人工費(fèi)用減少，不用破碎、提升，電耗下
降，經(jīng)過—年多來對涇陽水泥廠、西安特種水泥分廠、西安海原粉磨站跟蹤統(tǒng)計(jì)分析，三個廠家生產(chǎn)成本平均下降情況如下：
①由于干排粉煤灰的流動性和助磨性好，水泥磨臺時產(chǎn)量提高10%，導(dǎo)致單位水泥電耗下降，僅以2.2mX7.5m磨機(jī)為例，單產(chǎn)為10t/h，電牦為380KW/h，產(chǎn)量提高10%，電耗下降380/10-380/11=3.5度/t，節(jié)約成本3.5度/tX0.5元/度=1.75元/t。
②球鍛耗降低0.15kg/t，每噸按4000元計(jì)算，節(jié)約成本0.15X4元/kg=0.6元/t。
③襯板壽命延長1a，可節(jié)約成本0.1元/t。
④與煤矸石等其它混合材相比，可節(jié)約倒運(yùn)及裝卸費(fèi)2元/t。
⑤節(jié)約破碎、輸送、提升費(fèi)用。
⑥節(jié)約球磨費(fèi)用。
　　從以上可以看出，即使干排粉煤灰與其它混合材進(jìn)廠價持平，在水泥生產(chǎn)過程中摻加15%干排粉煤灰與摻加等量煤矸石等其它混合材相比，可降低生產(chǎn)成本8.65元/t?！獋€年產(chǎn)10萬t的水泥廠即可降低成本86.5萬元/a。若耀縣水泥廠年產(chǎn)160萬t水泥，可降低成本1400萬元/a。若再計(jì)算因產(chǎn)量相對提高，成本中固定費(fèi)用相對下降因素，則效益更為可觀。
　　(3)相關(guān)經(jīng)濟(jì)性分析
　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，散裝水泥的銷售量會越來越大，而散裝水泥的最大銷售地是大、中城市。渭河電廠緊依西安、咸陽兩大城市，距離近，交通方便，水泥廠家給西安、咸陽送水泥時，可就近用空罐車捎運(yùn)渭河廠的干排粉煤灰，這樣不但解決了混合材的使用問題，而且降低了拉運(yùn)水泥和混合材的成本，使罐車得到了充分的利用，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。例如：陜西耀縣水泥廠，每天平均向西安咸陽運(yùn)送散裝水泥500t，若捎運(yùn)渭河電廠的干排灰，則可節(jié)約運(yùn)輸成本或降低混合材價格20元/t，若年運(yùn)送水泥15萬t，僅這—項(xiàng)可節(jié)約費(fèi)用300萬元。其它水泥廠家若也捎運(yùn)渭河電廠干排粉煤灰，同樣可以節(jié)約大量的費(fèi)用，潛力是巨大的，經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。
　　4 其它
　　4．1增添必要的建設(shè)與設(shè)備
　　各水泥生產(chǎn)廠在使用干排粉煤灰時，根據(jù)自身的實(shí)際情況，加裝貯灰?guī)旌陀?jì)量、調(diào)節(jié)調(diào)備，以便根據(jù)水泥生產(chǎn)標(biāo)號的不同和熟料等原材料品質(zhì)的不同，準(zhǔn)確及時地調(diào)整摻加量，這是確保水泥質(zhì)量的關(guān)鍵。
　　4．2發(fā)展水泥散裝事業(yè)
　　應(yīng)用干排粉煤灰作為水泥混合材與推廣散裝水泥相結(jié)合。散裝水泥推廣緩慢，其中原因之一，就是散裝水泥的運(yùn)輸費(fèi)用遠(yuǎn)高于袋裝水泥，若各級散裝水泥主管部門能將各水泥廠應(yīng)用干排粉煤灰給予重視和政策上的支持，它必將對散裝水泥的推廣會起到一定的推動作用。
　　4．3積極開發(fā)粉煤灰混合材
　　水泥生產(chǎn)廠摻加干排粉煤灰，只是替代其它混合材，只要摻加量不超過15%，生產(chǎn)出的水泥還是普通硅酸鹽水泥，其品質(zhì)不會發(fā)生變化，因此，不會影響在混凝土中繼續(xù)摻加I、Ⅱ級粉煤灰。
　　5 結(jié)語
　　渭河電廠干排粉煤灰替代煤矸石等其它輔材在水泥生產(chǎn)中作為混合材摻入，通過實(shí)踐證明，在生產(chǎn)技術(shù)上是可行的，水泥質(zhì)量和數(shù)量得到一定程度地提高，生產(chǎn)消耗降低，消除了環(huán)境污染，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。