【正文】 工業(yè)廢棄物在新型干法水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用研究畢業(yè)設(shè)計目錄1 引言 1 1 1 1 2 2 3 4 52 研究內(nèi)容 6 6 6 6 7 8 9 9 10 10 熟料的化學(xué)成分 11 11 11 113 數(shù)據(jù)分析與討論 1熟料率值礦物成分及強度間關(guān)系的分析 13 13 16 18 石灰飽和系數(shù)與游離氧化鈣的關(guān)系 19 熟料三氧化硫含量及強度間關(guān)系 22 22 24 264 結(jié)論 28致謝 29參考文獻 30附錄 31外文資料 32唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1 引言新型干法水泥是指采用窯外分解新技術(shù)生產(chǎn)的水泥。新型干法水泥生產(chǎn)采用新型原、燃料預(yù)均化技術(shù)、節(jié)能和粉磨技術(shù)及裝備，以窯外分解技術(shù)和懸浮預(yù)熱器技術(shù)為核心，采用了計算機集散控制，實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)過程的自動化、優(yōu)質(zhì)、低耗、高效和環(huán)保。干法回轉(zhuǎn)窯為18世紀末、19世紀初的窯型，比立窯生產(chǎn)要前進一大步。由于它所用干粉為生料，比濕法生產(chǎn)用于蒸發(fā)水分的大部分熱量減少了，因含水量低于1%，而且也比濕法生產(chǎn)要短很多，但是干法中空窯沒有余熱利用的裝置，所以窯尾溫度一般都在700℃～950℃，熱能的浪費比較嚴重，有些廠里可看到煙囪冒出的現(xiàn)象，每千克熟料熱耗達1713～1828Kcal，且灰塵大，污染較嚴重。生料質(zhì)量低，均化差，加之產(chǎn)量也不高（與濕法生產(chǎn)相比），曾經(jīng)一度要被濕法生產(chǎn)取代。在20世紀30年代初，出現(xiàn)了立波爾窯，窯的尾部加裝了爐篦子加熱機，對含水量為12%～14%的生料球進行加熱，較好利用余熱，窯尾的溫度從700℃以上降到100～150℃，熱耗得到大幅度的下降，提高了熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。在20世紀50年代帶旋風(fēng)預(yù)熱器窯又出現(xiàn)了，更好地利用了窯尾的余熱，尤其是在20世紀70年代初帶窯外分解爐的新型窯生產(chǎn)線的出現(xiàn)，干法生產(chǎn)進入了一個新的階段。這種產(chǎn)量高、能耗低、技術(shù)新、質(zhì)量好的窯已經(jīng)成為世界上各國水泥生產(chǎn)的發(fā)展的方向。在新型干法水泥生產(chǎn)中，最有意義的發(fā)展為在窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)中，生料高度分散，在懸浮狀態(tài)下進行固熱交換。其傳熱迅速、單位容積較濕法窯產(chǎn)量大、熱效率高。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是在水泥干法生產(chǎn)的過程中綜合應(yīng)用多功能擠壓粉磨新技術(shù)、IT技術(shù)、耐熱和耐火材料、新型機械粉體輸送裝置及新型耐磨等現(xiàn)代科學(xué)新技術(shù)和新成果的一種現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)的技術(shù)。新型干法生產(chǎn)技術(shù)的問世與發(fā)展，使水泥生產(chǎn)線產(chǎn)量得以大幅度提高，為降低能耗提供了技術(shù)支撐。進入新世紀以來，國內(nèi)水泥工業(yè)發(fā)展發(fā)生了突破性變化。從技術(shù)裝備落后型向技術(shù)裝備先進型轉(zhuǎn)變；從單純的數(shù)量增長型向質(zhì)量效益增長型轉(zhuǎn)變；從管理的粗放型向管理的集約型轉(zhuǎn)變；從勞動密集型向投資密集型轉(zhuǎn)變；從滿足國內(nèi)市場的需求型向面向國內(nèi)外兩個市場的需求型轉(zhuǎn)變；從資源浪費型向資源節(jié)約型轉(zhuǎn)變。實現(xiàn)以上根本性轉(zhuǎn)變的原因，是進入新世紀以來新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)得到快速地應(yīng)用和發(fā)展[1]。工業(yè)固體廢棄物應(yīng)用在建筑材料中，節(jié)約了資源，改善了傳統(tǒng)的建材工業(yè)高消耗狀況。同時大量使用建材以消耗大量工業(yè)固體廢棄物，變廢物為寶物，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。在今后的一段時期內(nèi)，大幅度提高建筑材料領(lǐng)域?qū)τ诠腆w廢棄物利用的深度和廣度，必將形成水泥產(chǎn)業(yè)的一個重要部分和分支。但是在于目前工業(yè)固體廢棄物綜合利用在技術(shù)上、范圍上和形式上還有待進一步向前擴展，相關(guān)法律法規(guī)和政策亟待完善?？傊?，大部分工業(yè)固體廢棄物都具備成為生產(chǎn)建筑材料的潛能，只要通過科學(xué)的方法和途徑，就可以節(jié)約成本，可以成為建筑材料的原材料，變廢為寶，可以創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，從而實現(xiàn)有限資源的循環(huán)利用。從政策層面上看，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策中明確了新型干法水泥生產(chǎn)中消納工業(yè)廢棄物、城市垃圾和污泥的無害化與資源化關(guān)鍵技術(shù)及裝備開發(fā)為政策鼓勵類，從實際操作層面上看，配套的政策與措施還是遠遠不夠的。水泥行業(yè)相關(guān)單位要作研究開發(fā)的投入，對企業(yè)工藝及流程要作出調(diào)整，要進行改造需作投入，要制訂相關(guān)的生產(chǎn)、質(zhì)量標準需測定、驗證等投入。企業(yè)關(guān)心的廢棄物和生活垃圾的穩(wěn)定供應(yīng)要有配套的政策措施或地方法規(guī)予以保證。對水泥企業(yè)在稅收方面優(yōu)惠政策或給予一定的財政補貼也要配套，使水泥企業(yè)也“有利可圖”。對廢棄物和生活垃圾分類與處置要求，防止二次污染也要有相應(yīng)的法規(guī)予以保證。不少業(yè)內(nèi)人士曾提出水泥窯不是“垃圾桶”的本意也是要求水泥工業(yè)對廢棄物和生活垃圾處置要有章可循，避免好事辦“砸”，不要落得水泥工業(yè)“里外都不是人”的尷尬境地。進入新世紀以來，優(yōu)惠的政策導(dǎo)向和良好的經(jīng)濟效益，水泥工業(yè)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟的路子越走越寬，吸引了更多的企業(yè)進入發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的行列。相信即將開始的“十二五”規(guī)劃，必將把建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，走新型工業(yè)化的道路作為一項重要的戰(zhàn)略要求提出。實現(xiàn)從過度依賴自然資源、資金和量的擴張增長、環(huán)境投人，向以提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量更多地依靠發(fā)展技術(shù)進步、循環(huán)經(jīng)濟和獲取水泥工業(yè)經(jīng)濟的增長轉(zhuǎn)變。水泥工業(yè)是生產(chǎn)建設(shè)、國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活中不可或缺的基礎(chǔ)性原材料的工業(yè)。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的水泥產(chǎn)業(yè)已達到了相當大的規(guī)模，為世界水泥總產(chǎn)量的50%以上，連續(xù)20多年居于世界的第一位。水泥工業(yè)的總產(chǎn)值達5000多億元，占國內(nèi)建材行業(yè)的總產(chǎn)值三分之一以上。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是20世紀50年代發(fā)展起來的新技術(shù)，到目前為止在日本、德國等發(fā)達國家，以預(yù)分解和懸浮預(yù)熱為核心的新型干法水泥熟料的生產(chǎn)裝備率達95%。目前，我國水泥工業(yè)正處于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵時期。根據(jù)國家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的政策，在近幾年要加大力度淘汰消耗高、技術(shù)落后、產(chǎn)品質(zhì)量差、資源浪費和污染嚴重的小水泥生產(chǎn)線，在總量調(diào)控的原則下大力發(fā)展新型干法水泥生產(chǎn)。實施與國際標準接軌的水泥強度檢驗方法以及等同于150的水泥產(chǎn)品的標準等政策，也將為發(fā)展新型干法水泥的生產(chǎn)創(chuàng)造有利的條件。近年來，我國水泥工業(yè)生產(chǎn)和企業(yè)科研設(shè)計單位不斷加大科研創(chuàng)新的力度，推行優(yōu)化設(shè)計，在認真地總結(jié)工程設(shè)計經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，使得新型干法水泥生產(chǎn)在技術(shù)進步方面取得令人注目的成就。到目前為止，經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新，5000t/d水泥生產(chǎn)線裝備的國產(chǎn)化率已達95%以上，我國已基本實現(xiàn)2000～5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線的成套裝備的自給，且裝備的性能也基本達到了國際先進水平。該技術(shù)優(yōu)點：熱效率高，傳熱迅速，熱耗低，單位容積較濕法水泥產(chǎn)量大。實現(xiàn)“國產(chǎn)化，低投資”是我國全面進入新型干法水泥時代關(guān)鍵之所在，山水集團、海螺集團是實踐這一過程的先行者。隨著中國新型干法水泥的飛速發(fā)展，源于對新型干法水泥工藝技術(shù)裝備的設(shè)計、研究、開發(fā)和制造取得了重大的進展。在以往研制和開發(fā)2000t/d成套裝備技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國采取引進吸收與自行研制相結(jié)合的方式，進一步開發(fā)10000 t/d 、8000 t/d、5000t/d級的新型干法水泥生產(chǎn)的成套技術(shù)裝備，大型設(shè)備國產(chǎn)化率得以很大提高，企業(yè)競爭力得以大大增強了，同時使新型干法水泥生產(chǎn)裝備和工藝在“技術(shù)裝備大型化、工藝過程節(jié)能化、控制管理信息化、生產(chǎn)環(huán)境清潔化”等方面取得了顯著的成就。技術(shù)的成熟、先進、可靠，使得制造成本明顯下降，生產(chǎn)線的各項主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到了國際同類生產(chǎn)線的先進水平，企業(yè)競爭力明顯增強。據(jù)中國水泥協(xié)會統(tǒng)計，截至2010年底，我國已有1113條新型干法水泥生產(chǎn)線正在運行，年設(shè)計熟料產(chǎn)能達95859萬噸。其中包括日產(chǎn)5000噸及以上生產(chǎn)線270條；日產(chǎn)4000～4200噸生產(chǎn)線46條；日產(chǎn)3000～3500噸生產(chǎn)線53條；日產(chǎn)2500噸生產(chǎn)線324條；日產(chǎn)2000噸生產(chǎn)線76條；日產(chǎn)700噸～900噸生產(chǎn)線41條。%，%。在消化吸收的基礎(chǔ)上，多年來，科研設(shè)計單位對從原料開采到水泥成品出廠的整個生產(chǎn)過程的工藝技術(shù)進行了優(yōu)化和對成套裝備進行了不斷的改進，從而使生產(chǎn)線的先進性可靠性得到了根本性改善。其中最具有代表性的是預(yù)分解窯鍛燒工藝、原料均化技術(shù)、自動控制技術(shù)和環(huán)保技術(shù)、粉碎粉磨工藝。經(jīng)過數(shù)代人近半個世紀的努力，國內(nèi)新型干法水泥生產(chǎn)裝備和技術(shù)的先進水平已接近國際先進水平，但是我們的整體水平還與其有一段距離。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的2010年統(tǒng)計資料，發(fā)達國家新型干法窯水泥占總量的達90%以上，而我國新型干法水泥窯水泥僅占總產(chǎn)量的14%，而且這些新型干法水泥生產(chǎn)線的生產(chǎn)技術(shù)水平良莠不齊，平均規(guī)模僅有46萬噸/年，因此，在努力提高新型干法水泥所占比例的同時，必須繼續(xù)加強技術(shù)開發(fā)，力爭到2015年，完成10000t/d生產(chǎn)線的開發(fā)與建設(shè)，5000t/d級及以下規(guī)模生產(chǎn)線的技術(shù)經(jīng)濟指標達到當時國際先進水平，并力求在環(huán)境保護和生態(tài)化方面達到國際上二十世紀末的水平。水泥工業(yè)集約化方向的發(fā)展，使工藝設(shè)備大型化；生料制備的全過程普遍采用現(xiàn)代化預(yù)均化技術(shù)；優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、清潔生產(chǎn)、高效、有害物排放量低和節(jié)約能源；采用預(yù)分解及懸浮預(yù)熱技術(shù)；廣泛采用新型耐火材料等；新型干法水泥生產(chǎn)使水泥生產(chǎn)更加的均質(zhì)穩(wěn)定，也更加的“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低消耗” [1]。工業(yè)廢棄物的另外一個定義是放錯了地點和時間的資源，而在我國絕大部分固體廢棄物為工業(yè)固體廢棄物。國內(nèi)、國外的實踐證明，工業(yè)廢棄物在建筑材料領(lǐng)域中尤其是水泥的建材化、資源化應(yīng)用具有十分巨大的潛力和經(jīng)濟效益。工業(yè)固體廢棄物應(yīng)用于建筑材料的必要性工業(yè)固體廢棄物大量堆存，嚴重污染環(huán)境；工業(yè)廢棄物應(yīng)用于新型干法水泥生產(chǎn)最大特點是節(jié)能，工業(yè)固廢棄物應(yīng)用于建筑材料的有利條件工業(yè)固體材料廣泛應(yīng)用于建筑材料領(lǐng)域。消費大量的工業(yè)固體廢料,并逐步過度到消耗大量生活垃圾,使水泥窯從“能源老虎”變成處理垃圾的城市環(huán)境的“清潔工” [2]。其水泥產(chǎn)品不僅使環(huán)境的污染變成環(huán)境的保護,而且還具有優(yōu)質(zhì)高強的特性。 工業(yè)廢棄物用于新型干法水泥生產(chǎn)可以歸納出以下五方面基本特征: (1) 使用和生產(chǎn)過程中有利于保護、改造自然環(huán)境和治理污染。(2) 其生產(chǎn)所用原料中天然資源盡可能少用,大量使用廢渣、尾礦、廢液、垃圾等廢棄物。 (3) 產(chǎn)品設(shè)計以提高生活質(zhì)量、改善生活環(huán)境為宗旨,即產(chǎn)品不僅不損害人體健康,而且還有益于人體健康,使產(chǎn)品具有多功能化,如防火、阻燃、調(diào)濕、調(diào)溫、防射線、消聲等。(4) 可使廢棄物可回收利用并再生資源化?！　?(5) 滿足各種建設(shè)的需要,具有良好的使用性能，生態(tài)水泥從設(shè)計材料、制備材料、應(yīng)用材料，直至廢棄物的處理，全過程都應(yīng)以促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展為目標，都應(yīng)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。自上世紀50～60年代，我國就已經(jīng)開始利用工業(yè)廢渣，70～80年代工業(yè)廢渣利用的種類和數(shù)量在不斷增多，除礦渣外，煤矸石、粉煤灰、電石渣、磷渣、鋼渣、赤泥、銅渣、排煙脫硫石膏、糖渣等相繼進入水泥的生產(chǎn)領(lǐng)域，不但可以用做水泥用混合材，還可以用做熟料生產(chǎn)的配料。節(jié)能減排稍見成效，%；2009年水泥產(chǎn)品綜合能耗大大降低，%。，%。其中，%，%，%，%，%，%； 2009年全國已有498條2000t/d以上新型干法生產(chǎn)線安裝了余熱發(fā)電，總裝機容量3316MW，年發(fā)電能力222億度，減排2000萬噸CO2，節(jié)能800多萬噸標煤。近幾年來我國的經(jīng)濟發(fā)展速度一直位于世界前列，我們曾用巨大的能源消耗和環(huán)境代價完成了GDP的成倍增長，盡管廢渣等資源化利用方面，是我國水泥工業(yè)的又一個顯著的特點，但是其中一個突出問題是在發(fā)展過程中仍然在產(chǎn)生大量的工業(yè)廢棄物，且工業(yè)廢棄物量還在日益增多，造成嚴重的環(huán)境污染，給社會、經(jīng)濟和環(huán)境帶來了巨大的負擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計2011年，%。因此，處理好、綜合利用好固體廢棄物已經(jīng)刻不容緩，這也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然的要求。新型干法水泥生產(chǎn)工藝是國際上目前公認最先進的水泥生產(chǎn)方法，代表國際水泥工業(yè)發(fā)展最新水平，同時也代表了我國水泥發(fā)展的方向。本研究對工業(yè)廢棄物在水泥生產(chǎn)中應(yīng)用實踐進行分析，著重對粉煤灰、轉(zhuǎn)爐渣等工業(yè)廢棄物以及石灰石、砂巖等為原料在生產(chǎn)時的粉磨細度與熟料中游離氧化鈣的含量，煤粉為燃料在生產(chǎn)時的粉磨細度與熟料中三氧化硫的含量的關(guān)系，以及率值與熟料中游離氧化鈣，游離氧化鈣與熟料三天、二十八天強度，熟料中三氧化硫與游離氧化鈣等等之間的關(guān)系進行了分析研究。2 研究內(nèi)容目前水泥窯主要有兩種，一種是窯筒體臥放（稍帶斜度），且能作回轉(zhuǎn)運動的窯稱為回轉(zhuǎn)窯（也稱之旋窯）；另一種窯筒體是豎立放置而不轉(zhuǎn)動的稱之為立窯。 水泥回轉(zhuǎn)窯類型及特點：水泥工業(yè)在發(fā)展過程中回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)不同的不同類型和生產(chǎn)方法，按照生料制備的方法可分為濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn)；按照與生產(chǎn)方法相適應(yīng)的回轉(zhuǎn)窯可分為濕法回轉(zhuǎn)窯和干法回轉(zhuǎn)窯兩種。根據(jù)窯尾熱交換裝置不同，也可分為幾種不同類型的窯?；剞D(zhuǎn)窯的分類大致如下：干法回轉(zhuǎn)窯類型：干法生產(chǎn)中將生料制成生料干粉，水分一般不大于1%，中空式窯由于廢氣溫度高，所以熱耗不低。干法生產(chǎn)將生料制成干粉，其流動性比泥漿差，因此原料混合不好，成分不均勻。濕法回轉(zhuǎn)窯類型：濕法窯用于濕法生產(chǎn)的水泥窯，濕法生產(chǎn)要將生料制成料漿，含水量為32%～40%。濕法回轉(zhuǎn)窯與干法回轉(zhuǎn)窯相比優(yōu)缺點正好相反，由于制備成的泥漿具有流動性，所以各種原料之間混合均勻，生料成分穩(wěn)定，因而使燒成的熟料質(zhì)量高，這是濕法生產(chǎn)中突出的優(yōu)點，但是它比干法增多了蒸發(fā)水分所需的熱量[3]。水泥立窯的特點和類型我國目前使用的立窯有兩種：機械立窯和普通立窯。機械立窯是機械卸料和加料；普通立窯是人工加料和人工卸料或機械加料，人工卸料；由于機械立窯是連續(xù)操作的，它的質(zhì)量和產(chǎn)量及勞動生產(chǎn)率都要比普通立窯高。 在水泥廠中對熟料熱耗影響的因素有很多，我國的系統(tǒng)熱耗比較高的主要原因有：設(shè)備故障比較頻繁，結(jié)皮堵塞現(xiàn)象嚴重，因此導(dǎo)致窯運轉(zhuǎn)率的不高。而國外水泥廠家通過采用多通道噴煤管和新型篦式冷卻機，以及高效低阻的多級預(yù)熱器系統(tǒng)等先進工藝，從而降低了水泥生產(chǎn)的熟料的熱耗。根據(jù)《新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊》，見表21表 21 國內(nèi)部分預(yù)分解窯的規(guī)格和特性廠名設(shè)計能力（t/d）設(shè)計熱耗（kJ/kg熟料）回轉(zhuǎn)窯規(guī)格（m）分解爐型