铝灰渣在水泥厂应用的技术及经验介绍_第1页
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文档简介

1、铝灰渣使用的可行性1.1铝灰渣的性状自2021年1月1日起,《国家危险废物名录(2021年版)》施行后,铝材加工产生的一次铝灰、二次铝灰、除尘灰全部被纳入危险废物(HW48)进行管理(具有反应性)。铝灰遇水会产生氨气。1.2铝灰渣的主要成分铝灰渣化学成分及组成见表1、表2,可见铝灰渣的成分大部分是水泥生产所需的元素(Si、Al、Fe、Ca),可作为铝质校正材料,进行资源综合利用;F和S是水泥熟料烧成的矿化剂,少量的可以促成熟料烧成;K、Na、Cl等盐类是水泥生产不需要的成分,需控制其成分;含有一定的AlN,与水会反应,需进行防风、防雨等安全管控,也需注意窑尾烟囱NH3的排放控制(投加点的控制等)。表1铝灰渣的主要化学成分表2铝灰渣组成%1.3铝灰渣在水泥厂使用的成分控制因铝灰中Cl含量高,对熟料生产影响较大(引起预热器系统的结皮和堵塞、窑内结圈),所以进厂主要控制Al2O3、Cl、SO3含量,具体见表3。表3铝灰渣进厂成分控制指标1.4铝灰渣的生料配比按照石灰石、黏土、铁粉等原材料,从硅、铝、铁、钙成分的有效性,铝灰渣在生料中最大配比可达到1.5%,具体见表4。率值目标:KH=0.960,n=2.55,P=1.45;实现值:KH=0.962,n=2.54,P=1.54。表4生料中铝灰渣掺入量计算%1.5水泥窑利用铝灰渣的环保可行性(1)二氧化硫。铝灰渣中的S主要以硫酸盐形式存在,最终从熟料中带出,不会对窑尾烟囱SO2排放造成影响。(2)HF和HCl。回转窑内的碱性环境可以中和绝大部分HF、HCl,废物中的Cl、F含量主要对系统结皮和水泥产品质量有影响,需控制随物料入窑的氯(Cl)和氟(F)元素的投加量,即入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%,氯元素含量不应大于0.015%的前提下,HCl、HF的排放浓度可以满足排放标准限值要求。(3)重金属污染物。重金属在水泥窑的高温条件下,部分进入烟气,部分进入熟料,从而导致水泥产品及窑尾烟气中存在一定量的重金属。根据《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485—2013),由水泥生产所需的常规原燃料和固体废物带入窑内的重金属在窑内部分随烟气排入大气,部分进入熟料,部分在窑内不断循环。根据重金属的挥发特性,可将金属分为不挥发、半挥发、易挥发和高挥发等四类。不挥发类元素99.9%以上被结合到熟料中;半挥发类元素在窑和预热器系统内形成内循环,最终几乎全部进入熟料,随烟气带出窑系统的量很少;易挥发元素Tl于520~550℃开始蒸发,在窑尾物理温度850℃的温度区主要以气相存在,随熟料带出的比例小于5%。铝灰渣中无易挥发元素和半挥发类元素,排放烟气中的重金属浓度满足相关标准限值要求。2、铝灰渣在水泥厂利用的方式2.1在产业链中最优的利用方式因铝灰渣有一定的单质铝,为最大资源化利用铝灰,目前广东省是先经收集企业收集并分选单质铝后再进水泥厂进行综合利用,也便于目前铝灰渣在分选铝属于豁免的情况下进行点对点资源综合利用。因铝灰渣为危废,牵涉到运输、水泥厂的储存,供给水泥厂的铝灰渣形态最好为粉状。采用灰罐配料使用,储存量少,需要少量多次供应方式。2.2储存方式铝灰渣遇水会产生反应,释放氨气,受潮也容易自燃,泵送、储存需做好防雨、受潮等措施。2.3投加方式如果在原料配料站投加,生料粉磨为立磨,立磨为稳定料层需喷水,会使铝灰渣遇水产生反应,释放氨气,造成窑尾烟囱氨逃逸超标且有明显的白雾现象。故为了满足环保的要求且充分利用铝灰渣中氮化铝,节省煤耗、节省氨水使用量,最优的方式是直喷分解炉,但考虑到投加后与生料混合的均匀稳定性,选择在生料库出料斜槽进行投加。3铝灰渣使用的实际效果及采取的措施3.1实际效果(1)铝灰渣使用后,可明显减少低硅高铝土,增加高硅黏土、高硅石灰石的使用,能满足生料配料、改善生料易烧性,适应窑系统煅烧需要。实际起到了良好的铝质校正材料的作用。因铝灰渣含有F以及其他微量组分,具有一定的助烧剂作用,可显著提高生料配料的硅酸率控制指标(生料硅酸率由使用前的2.40提高至2.60),在其他材料配比和成分不变的情况下,入磨石灰石硅含量可提高1%配料,为公司矿山资源综合利用政策的有效实施,适量加大低品位石灰石掺量提供了有利条件。使用铝灰渣前后熟料化学成分和率值见表5。表5使用铝灰渣前后熟料化学成分和率值(2)因铝灰渣中硫氯钾钠等对水泥生产有害的组分影响(五级筒下料管结皮、烟室结皮),集团各厂最大使用配料比例为1.0%,福建区域好几个水泥厂的实际用量最大达1.5%。主要原因还是因为氯离子的影响,要提高使用比例且连续稳定使用,除控制铝灰渣氯含量外,集团已计划设置旁路放风除氯设施(从烟气中分离NaCl、KCl),目标能够使用到1.5%。(3)使用铝灰后,水泥熟料的质量、水泥质量基本受控(氯含量远小于国家标准中水泥氯离子含量≤0.06%限值要求)。使用铝灰渣前后熟料物理性能见表6。表6使用铝灰渣前后熟料物理性能从表6可看出,铝灰渣使用后,熟料3d强度有所下降,标准稠度用水量和流动度基本不变,凝结时间略有延长。(4)使用铝灰渣后,窑尾烟囱污染物排放基本不变,具体见表7。表7窑尾烟囱主要污染物排放对比mg/Nm3(5)使用铝灰渣后普遍反映可以节省煤耗、氨水使用量(从理论上说得通,因铝灰渣含大量的氮化铝),但因计量和统计等方面原因,无法给出具体数值。3.2使用铝灰渣的主要应对措施(1)进厂质量及搭配使用要求。①加强进厂、过磅、取/送样、检测管理,保证铝灰渣品质稳定性;②明确配料目标。(2)操作相关注意事项。①确保流量变化调整及稳定要求;②加强分解炉温度、C5锥部温度预控制及下料管温度监测,加强各级负压、温度变化、锁风阀活动情况监控;③加强窑皮变化预控制、烟室结皮情况监控。通过以上措施,在使用铝灰渣过程中窑况基本没有受到影响。使用后,加强五级下料管温度监测,对比发现五级下料管温度(非下料)温降明显,说明有一定的结皮。据了解,五级下料管采用微晶衬板后,基本上可以消除结皮的影响。4、水泥窑利用铝灰渣存在问题与不足(1)氯离子。①铝灰含有氯离子,使用后预热器容易结皮,也限制了铝灰渣的使用,水泥厂须配套可靠的精准除氯系统可保证铝灰连续、稳定、大比例的使用。精准除氯系统约投资800万元/套,也需一定的运行费用(1~2元/吨熟料),故要加大铝灰渣的使用量,水泥厂需进行相应投入和增加运行费用。②氯离子具有一定腐蚀性,水泥厂每年需投入较大的费用进行防腐(约150万元)。(2)安全管理。①铝粉遇水会产生反应,释放氨气,受潮也容易自燃,泵送、储存需做好防雨、受潮等措施。②因使用铝粉后预热器容易结皮,需加强巡检和相关预防措施。(3)增加设施。因铝灰属于危废,需要按照危废管理要求增加储存、计量设施,增加信息化管理的相关设施,需要增加相关投入。(4)生产管理。需按照危险废物管理要求,建立和

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