危废替代燃料对水泥熟料性能、重金属含量及节煤减碳影响的应用研究.docxVIP

1原材料分析

试验过程所用到的石灰石、黏土为铜川声威建材有限责任公司自备矿山开采，硅质原料及铁质原料外购，原材料化学成分如图1所示。

图1原材料的化学组成

试验中，危废替代燃料为含热值油泥、含热值废液、电子危废、医疗危废等配伍后的混合物，设置了5组危废替代燃料的投料量，基本特性如表1所示。由表1得出，不同投加量的危废料替代燃料的热值基本保持在7?500~8?600kJ/kg范围之间，危废料浆的含水率和烧失量比较大，基本属于中性浆体。危废料浆的F、Cl、S的含量在限值以内。

表1危废替代燃料基本性质

2试验方案

本次工业化试验在铜川声威建材有限责任公司6?500t/d熟料生产线上开展，该生产线分解炉为Φ7.8m×35m在线式分解炉，回转窑规格为Φ5.2m×74m，采用第三代尾置辊破篦冷机，规格为4.8m×37.2m，篦床有效面积170.9m2。

根据危废替代燃料的物料特性，结合生产线的实际生产情况，采用SMP系统对危废替代燃料进行预处理，达到可泵送状态后直接泵送进入分解炉。由小到大确定了6个不同投加量，分别为A0-0m3/h、A1-1.2m3/h、A2-1.6m3/h、A3-2.0m3/h、A4-2.4m3/h、A5-2.7m3/h。每个投加量投加14h，每小时记录一次生产线运行数据。每个空白样采用正常生产数据，每个阶段过渡样不纳入数据统计。泵送的危废替代燃料的重金属含量采用多次取样，混合均匀后检测，重金属测量值见表2。

表2危废替代燃料的重金属含量mg/kg

3试验结果及分析

3.1对熟料强度的影响

危废替代燃料燃烧后对熟料力学性能的影响如图2所示。

图2危废替代燃料对熟料力学性能的影响

由图2可见，随着危废替代燃料投加量的增大，熟料抗折、抗压强度出现小幅波动，总体降低趋势，根据熟料28d抗折、抗压强度的规律，危废替代燃料合理的投加量为1.6~2.7m3/h。

3.2对熟料化学成分和矿物组成的影响

不同危废替代燃料投加量下熟料的化学成分和率值如表3所示，各方案下CaO/SiO2质量比均大于2，MgO、SO3等关键指标均低于标准限值，熟料化学成分满足标准要求。随着危废替代燃料投加量的增加，A1~A5阶段所烧成的熟料中SiO2含量依次减小，CaO/SiO2质量比依次增大。从表3还可以看出，随着危废替代燃料投加量的增加，熟料的KH值先增大后减小再增大，熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度也是如此；熟料的硅率大致减小，表示熟料中硅酸盐类矿物含量减少，熔剂性矿物含量增加。总体来看，各组熟料的化学成分及率值相差不大。

表3不同危废替代燃料投加量下熟料的化学成分和率值

危废替代燃料对熟料矿物组成的影响如图3所示。

图3危废燃料对熟料矿物组成的影响

从图3可以看出，随危废替代燃料投加量的增大，熟料中C3S的含量先增大后减小再增大，波动比较小，在51%~56%之间变化。当投料量为1.2m3/h时，对应熟料中C3S的含量最大，为55.84%；当投料量为2.0m3/h时，对应熟料中C3S的含量最小，为51.77%。C2S含量随危废替代燃料投加量的增大呈现出先减小后增大再减小的规律，在20%~24%之间波动。当投料量为1.2m3/h时，对应熟料中C2S的含量最小，为20.23%；当投料量为2.0m3/h时，对应熟料中C2S的含量最大，为23.95%。C3A含量随危废替代燃料投加量的增大呈现出先减小后增大的规律，在7.0%~7.9%之间波动。当投料量为1.2m3/h时，对应熟料中C3A的含量最小，为7.09%；当投料量为2.4m3/h时，对应熟料中C3A的含量最大，为7.86%。C4AF含量随危废替代燃料投加量的增大呈现出先增大后减小再增大的规律，在10.1%~10.4%之间波动。当投料量为1.2m3/h时，对应熟料中C4AF的含量最大，为10.36%；当投料量为0m3/h时，对应熟料中C4AF的含量最小，为10.11%。由试验结果看出，危废替代燃料在分解炉内燃烧后，其剩余的未燃尽灰分进入熟料后，和未掺加危废替代燃料相比，对熟料中四种主要矿物相含量的影响较小。

3.3对熟料凝结时间和标准稠度用水量的影响

危废替代燃料燃烧后对熟料凝结时间的影响如图4（a）所示。由图4（a）得出，当危废替代燃料投加量由0m3/h增加到2.7m3/h时，熟料的初凝时间先减小后增大再减小，在128~155min间波动，符合国标GB/T21372—2008规定的初凝时间不小于45min的要求。终凝时间的变化规律和初凝时间基本类似，在176~202min间波动，符合国标规定的终凝时间不大于390min的要求。随着危废替代燃料投加量的增大，初凝和终凝之间的时间窗口基本保持稳定（45