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                混合材復合優化降低水泥生產成本的試驗
                瀏覽次數:6851次 更新時間:2019-07-05

                引言

                  我廠是福建水泥股份有限公司的生產基地之一,已有2000 t/d、2300 t/d、2500 t/d 3條生產線,年熟料產能可達230 萬噸,本部有2條水泥粉磨生產線,年水泥產能120 萬噸。2014年熟料產量212 萬噸,水泥產量122 萬噸。而2015年熟料產量只有120 萬噸,水泥產量只有98 萬噸。水泥行業已經產能過剩,企業之間競爭越來越激烈,需求量和銷量都在減少,利潤在不斷下滑。在這種情況下,切實有效地降低水泥生產成本,提高效率,提高企業競爭力顯得尤為重要。摻加混合材是降低水泥生產成本的有效途徑之一,本文通過不同品種混合材的對比試驗,找出對水泥強度影響最小,綜合效益最佳的混合材組合方式。2015年混合材綜合成本較2014年下降了18.78 元/t,水泥配比成本下降了6.76 元/t。


                1 不同品種混合材的水泥強度比試驗

                  通過對我廠周邊的混合材資源情況進行調查,選取有一定供應量的混合材進行取樣試驗,最后只選取了4種混合材:轉爐渣(鋼渣與礦渣的復合粉)、電爐渣、煤矸石和石灰石進行試驗。

                1.1 試驗方法

                  混合材的強度比試驗按照GB/T12957—2005《用于水泥混合材的工業廢渣活性試驗方法》進行。

                1.2 樣品的制備

                  硅酸鹽水泥(對比樣品)就是用正常生產的熟料進行小磨試驗的樣品,比表面積在(350±10) m2/kg,SO3含量在(2.0±0.5)%。

                  各種混合材按照GB/T12957—2005規定的步驟制備樣品,取約5 kg的混合材在105~110 ℃下烘干至水分<1%,然后用化驗室統一試驗小磨磨細至80 μm篩篩余為1%~3%。

                  混合材和對比樣品的化學分析見表1。

                表1 混合材和對比樣品的化學分析  %


                1.3 試驗結果

                  混合材細粉比例為30%,其余為硅酸鹽水泥。通過外摻適量石膏,調整試驗樣品與對比樣品SO3含量相同,相差不大于0.3%,樣品經過充分混勻。水泥膠砂強度試驗方法按GB/T17671—1999進行,分別測定試驗樣品和對比樣品(硅酸鹽水泥樣品)的28 d抗壓強度。試驗結果見表2。

                表2 不同混合材水泥樣品抗壓強度比試驗結果    %


                從表2中可以看出,摻轉爐渣的水泥抗壓強度比最好,摻電爐渣和摻煤矸石的相近,摻石灰石的7 d抗壓強度比最好,28 d抗壓強度比最差。

                2 不同質量混合材的抗壓強度比試驗

                2.1 煤矸石

                  焙燒煤矸石質量的好壞,燒失量是一個衡量指標,一般燒失量<3%以下為焙燒較好的煤矸石,并且絕大部分呈紅色狀,我們選取了燒失量2.59%呈紅色狀的煤矸石與燒失量5.29%呈黑色狀的煤矸石進行對比試驗。試驗結果見表3。

                      從表3中可以看出,紅色煤矸石比黑色煤矸石28 d抗壓強度比更好。

                表3 摻不同質量煤矸石試驗結果


                2.2 石灰石

                  摻不同質量石灰石的水泥抗壓強度試驗結果見表4。

                表4 摻不同質量石灰石的水泥抗壓強度比試驗結果


                從表4可見,當混合材用的石灰石CaO含量越高,其28 d抗壓強度比越好,特別是摻入石灰石更有利于水泥的早期強度發揮。

                3 多品種混合材混摻的正交試驗

                3.1 混合材種類的確定

                  對混合材的價格進行排序,轉爐渣:195 元/t,電爐渣:51.5 元/t,煤矸石:49.8 元/t,石灰石:18.8 元/t。由于轉爐渣價格太高,已經接近熟料的成本,在水泥供不應求時,可增加水泥產量以增加企業的利潤。而在當前水泥銷售困難,銷量大幅下降的情況下,轉爐渣則不適合使用。因此只選用了電爐渣、煤矸石和石灰石3種混合材來進行正交試驗,以找出各品種混合材的最佳組合方式,實現成本效益的最大化。

                3.2 試驗的設計

                  選用石灰石、煤矸石和電爐渣作為試驗的3個因子。經分析研究,試驗中采用的水平見表5,正交試驗結果見表6。

                表5 因子水平表


                表6 正交試驗結果


                從表6可見,既符合公司內控質量指標要求,配料成本又最低的最佳組合為:強度等級P·C32.5R水泥的最佳生產成本的配比為:熟料61%、石膏5%、石灰石11%、煤矸石15%、電爐渣8%,配比成本為154.30元/t。雖然這個組合的3 d、28 d強度略為偏低,可在生產過程中進行適當的調整。參考表6中1~4組的試驗結果,P·O42.5水泥混合材總量控制在20%以內,3 d、28 d強度都能符合公司內控質量指標要求,經測算并考慮到生產的實際情況,P·O42.5水泥最佳配比成本為熟料75%,石膏5%,石灰石8%,煤矸石8%,電爐渣4%,配比成本為179 元/t。


                4 實際生產中降低成本的效果

                  將上述試驗用于指導2015年的生產,通過調整混合材的配比,3月份以后停用了價格高的轉爐渣, P·O42.5水泥中將石灰石比例調整到7%~8%,煤矸石8%~9%,電爐渣3%~4%。P·C32.5R水泥中石灰石比例調整到8%~11%,煤矸石13%~16%,電爐渣5%~8%。通過這樣的調整,各品種水泥質量都達到公司內控質量指標的要求,2015年混合材綜合成本46.21 元/t,比2014年64.99 元/t下降了18.78 元/t,水泥配比成本下降了6.76 元/t,取得了較好的經濟效益。

                5 結論

                  1)轉爐渣的28 d抗壓強度比最好,對水泥的后期強度影響較小。但是,轉爐渣價格太高,在當前水泥銷售困難的情況下,不適合使用。

                  2)煤矸石和電爐渣性能相近,這兩種混合材28 d抗壓強度比比轉爐渣差,但比石灰石好,3 d強度下降較大,而28 d強度下降較小。價格也較為合適,在我廠附近有一定的供應量,適合作為混合材使用。

                  3)石灰石的28 d抗壓強度比最差,3 d強度較好,28 d強度下降較大,但石灰石由廠內自產,供應量充足,價格最低,適合作為混合材使用。

                  4)將煤矸石、電爐渣和石灰石通過正交試驗得出強度等級P·C32.5R水泥的最佳生產成本的配比為:熟料61%、石膏5%、石灰石11%、煤矸石15%、電爐渣8%,配比成本為154.30元/t。

                  5)通過2015年的生產驗證,水泥配比成本下降了6.76元/t。

                作者:諶賢星

                作者單位:福建水泥股份有限公司 煉石水泥廠




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