1、引 言
水泥生產(chǎn)企業(yè)是資源消耗的大戶，每年至少有4500萬(wàn)畝的耕地被破壞，大量的水土資源白白流失，土地日漸沙化、資源日漸貧乏，人類賴以生存的環(huán)境、資源已岌岌可危！目前我國(guó)水泥產(chǎn)量已突破12億噸大關(guān)，占世界總產(chǎn)量的半壁江山，成為水泥生產(chǎn)大國(guó)，但是存在著三個(gè)突出矛盾：水泥不斷擴(kuò)能的需求與資源日益緊缺的矛盾；傳統(tǒng)水泥污染嚴(yán)重與環(huán)境保護(hù)的矛盾；計(jì)劃體制形成的水泥產(chǎn)業(yè)“單一”與創(chuàng)新發(fā)展的矛盾。
烏蘭集團(tuán)從資源、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等多個(gè)視角，對(duì)水泥工業(yè)重新審視，認(rèn)為必須改變傳統(tǒng)的水泥發(fā)展路子，走出一條生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相協(xié)調(diào)發(fā)展的新型水泥工業(yè)道路——這就是今天烏蘭集團(tuán)全力打造的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。
可見(jiàn)：保護(hù)耕地，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，治沙還田、吃沙還林已成為實(shí)現(xiàn)社會(huì)和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，“十一五”期間，我國(guó)將大力建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)，綜合利用資源、用風(fēng)積沙代替粘土配料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥熟料正值當(dāng)時(shí)。
為此、我們分階段在烏蘭后旗基地組織了為期半年的工業(yè)試生產(chǎn)及生產(chǎn)，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原料的易磨性較好，生料磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高，立磨耐磨材料消耗減少，生料的易燒性好，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高，標(biāo)煤耗相對(duì)下降，熟料結(jié)粒致密，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量下降，熟料的綜合性能好，后期強(qiáng)度高。
2、風(fēng)積沙與粘土的性質(zhì)比較
2.1? 風(fēng)積沙是經(jīng)過(guò)自然風(fēng)搬運(yùn)、分級(jí)、沉積后在地表形成的沙土，它顆粒均勻、細(xì)小，成分穩(wěn)定，可做為水泥生產(chǎn)的硅鋁質(zhì)校正原料使用。
2.2? 我公司原設(shè)計(jì)所有的硅鋁質(zhì)校正原料為黃褐色亞粘土，其特點(diǎn)是：塑性大、水分高、堿含量高、易磨性差。
2.3? 風(fēng)積沙與粘土的化學(xué)成分及性質(zhì)對(duì)比見(jiàn)表1。
表1? 風(fēng)積沙與粘土的化學(xué)成分（%）及性質(zhì)對(duì)比
|
名? 稱 |
LOSS |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
∑ |
0.20mm細(xì)度% |
水分% |
易磨性 |
|
風(fēng)積沙 |
5.98 |
67.80 |
12.10 |
3.60 |
4.68 |
1.50 |
2.15 |
1.05 |
98.9 |
17.5 |
8.5 |
較好 |
|
粘? 土 |
5.95 |
64.24 |
14.24 |
4.96 |
2.79 |
2.61 |
2.81 |
1.25 |
98.9 |
/ |
14.5 |
一般 |
3、用風(fēng)積沙代替粘土配料的優(yōu)點(diǎn).
① 堿含量相對(duì)降低，熟料的后期強(qiáng)度高、性能好；② 水分小、無(wú)塑性，避免雨季的粘倉(cāng)、掛壁、堵料等生產(chǎn)弊端；③ 粒徑細(xì)小，無(wú)須破碎，生產(chǎn)成本低；④ 易磨性較好，立磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高。
4、配料方案的確定及試生產(chǎn)效果
4.1? 采用“兩高一低“的配料方案。即：高飽和比，高鋁率，低硅率的方案。
一方面：通過(guò)提高KH來(lái)提高熟料早強(qiáng)，提高AM來(lái)保證熟料的結(jié)粒，避免飛砂。另一方面：通過(guò)降低SM來(lái)適當(dāng)提高液相量，使熟料易燒。同時(shí)由于SM的降低，硅砂用量將減少2%左右，對(duì)降低原料成本和減小立磨磨損、保護(hù)輥套具有很重要的意義。
烏蘭公司使用的原燃材料化學(xué)成分見(jiàn)表 2, 煙煤的工業(yè)分析見(jiàn)表 3 ,在試生產(chǎn)期間熟料率值控制如下:
KH：0.910±0.02，SM：2.2±0.1，AM：1.6±0.1，熟料結(jié)粒好，升重高，窯上煅燒良好，火焰明亮，無(wú)飛砂現(xiàn)象,熟料的化學(xué)成分、礦物組成、物理性能分別見(jiàn)表4、5。
表2? 原燃材料化學(xué)成分
|
名稱 |
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
R2O |
SO3 |
∑ |
|
石灰石 |
41.50 |
1.12 |
1.91 |
0.69 |
51.69 |
1.21 |
0.26 |
0.11 |
0.28 |
0.01 |
98.50 |
|
鐵粉 |
5.00 |
36.56 |
2.95 |
49.01 |
2.24 |
2.61 |
0.23 |
0.10 |
0.25 |
0.08 |
98.78 |
|
硅砂 |
2.59 |
90.16 |
2.20 |
1.68 |
0.28 |
0.71 |
0.35 |
0.10 |
0.33 |
0.04 |
98.11 |
|
風(fēng)積沙 |
5.98 |
67.80 |
12.10 |
3.60 |
4.68 |
1.50 |
2.15 |
1.05 |
2.46 |
0.02 |
98.88 |
|
煤灰1 |
/ |
44.52 |
27.48 |
8.14 |
13.97 |
1.83 |
1.03 |
0.41 |
1.09 |
2.52 |
混合煤 |
表3? 煙煤的工業(yè)分析
|
名稱 |
Mt |
Mad /% |
A ad / % |
V ad / % |
FC ad / % |
Qnet.ad (KJ/Kg ) |
Qnet.ar(KJ/Kg ) |
|
煙煤 |
16.20 |
6.14 |
8.08 |
31.46 |
54.32 |
25423 |
22429 |
表4? 熟料的化學(xué)成分及礦物組成
|
熟料化學(xué)成分 |
礦物組成 | ||||||||||
|
LOSS |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
R2O |
C3S |
C3A |
C4FA |
|
0.15 |
20.88 |
5.84 |
3.65 |
64.16 |
1.97 |
0.87 |
0.30 |
0.87 |
57.92 |
9.29 |
11.10 |
表5? 熟料的物理性能
|
對(duì)比項(xiàng)目 |
比表面積m2/Kg |
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量% |
凝結(jié)時(shí)間 h: min |
安定性% |
抗折強(qiáng) 度MPa |
抗壓強(qiáng) 度MPa | |||
|
初凝 |
終凝 |
3天 |
28天 |
3天 |
28天 | ||||
|
風(fēng)積沙配料 |
352 |
23.1 |
1:25 |
3:08 |
100 |
6.5 |
9.5 |
28.5 |
59.7 |
|
用黏土配料 |
350 |
24.5 |
1:30 |
3:10 |
100 |
6.0 |
9.0 |
29.5 |
56.8 |
4.2? 經(jīng)過(guò)半年多時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐和摸索，烏蘭公司用風(fēng)積沙代替粘土配料取得了重大成功和突破，實(shí)際生產(chǎn)效果如下，具體見(jiàn)表6。
表6? 實(shí)際生產(chǎn)情況
|
配料方式 |
配料比例（%） |
立磨臺(tái)產(chǎn)t/h |
窯臺(tái)產(chǎn)t/h |
標(biāo)煤耗kg/t | |||
|
石灰石 |
鋁質(zhì)原料 |
硅砂 |
鐵粉 | ||||
|
用風(fēng)積沙 |
80.48 |
16.69 |
0.40 |
2.42 |
273 |
120 |
107.2 |
|
用黏土 |
80.94 |
13.63 |
3.29 |
2.15 |
258 |
114 |
112.2 |
4.2.1? 原料的易磨性較好，生料立磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量平均提高15t/h，同時(shí)硅質(zhì)校正原料硅砂比用粘土配料時(shí)少用2-3%，立磨耐磨材料消耗減少。
4.2.2? 生料的易燒性相對(duì)提高，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量平均提高6 t/h，標(biāo)煤耗相對(duì)下降了5千克/噸熟料。
4.2.3? 熟料結(jié)粒好、煅燒致密，需水量相對(duì)下降，便于和新標(biāo)準(zhǔn)接軌。
4.2.4? 熟料的綜合性能好，后期強(qiáng)度高。
5、效益分析
5.1? 社會(huì)效益：吃沙還田、保護(hù)水土資源，利國(guó)利民。
用風(fēng)積沙配料不但具有保護(hù)環(huán)境和減少沙塵的雙重環(huán)保性，對(duì)凈化生態(tài)環(huán)境和居民生活環(huán)境也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且可以節(jié)約大量的粘土礦產(chǎn)資源。對(duì)于2500t/d新型干法窯生產(chǎn)線，利用風(fēng)積沙配料煅燒水泥熟料，年可節(jié)約粘土資源約18萬(wàn)噸左右（窯運(yùn)轉(zhuǎn)率按92%、黏土配料比例按14.0%計(jì)算）。
5.2? 經(jīng)濟(jì)效益：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。
一方面：用風(fēng)積沙配料，無(wú)須破碎，年節(jié)約人工、機(jī)具、設(shè)備電耗、折舊磨損等費(fèi)用約280萬(wàn)/年；同時(shí)生料磨、回轉(zhuǎn)窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高，
另一方面：熟料易燒、煤耗降低，若烏蘭基地三臺(tái)窯按年生產(chǎn)熟料300萬(wàn)噸計(jì)算，年節(jié)約用煤15000噸，相當(dāng)于節(jié)約資金540萬(wàn)元（煤價(jià)按360元/噸計(jì)算）。
6、結(jié)論
① 采用兩高一低的配料方案，用風(fēng)積沙代替粘土可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥熟料。
② 用風(fēng)積沙代替粘土配料實(shí)現(xiàn)了社會(huì)、企業(yè)、環(huán)保三個(gè)效益的統(tǒng)一。
③ 用風(fēng)積沙代替粘土配料，利于生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，是切實(shí)可行的資源綜合利用、大力實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推廣項(xiàng)目。
7、應(yīng)用
2004年，伴隨著西部大開(kāi)發(fā)及北京申奧成功以及內(nèi)蒙古建設(shè)發(fā)展城市化、工業(yè)化道路的大好形勢(shì)，內(nèi)蒙古烏蘭集團(tuán)響應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)政策，緊緊抓住機(jī)遇參與競(jìng)爭(zhēng)，走新型工業(yè)化道路，打破水泥生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)觀念，積極穩(wěn)妥地推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，堅(jiān)持搞產(chǎn)業(yè)鏈資源綜合利用項(xiàng)目。決定依托自身管理優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和資金優(yōu)勢(shì)，根據(jù)企業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)布局的需要，搶抓當(dāng)前西部大開(kāi)發(fā)、振興東北老工業(yè)基地的大好時(shí)機(jī)，以優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源為依托，以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為主攻方向，積極推進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，在蒙東通遼市奈曼旗政府所在地——大沁他拉鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)投資建設(shè)2×2500t/d熟料水泥生產(chǎn)線、2×15MW余熱發(fā)電、供熱、中水回用資源綜合利用工程，同時(shí)規(guī)劃一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，配料上用風(fēng)積沙代替粘土。
7.1? 該項(xiàng)目的建設(shè)符合國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)、振興東北老工業(yè)基地的政策，對(duì)實(shí)現(xiàn)“東西互動(dòng)”、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。通遼市奈曼旗地處科爾沁沙地南緣，沙地面積達(dá)858萬(wàn)畝，占總土地面積的70％，流動(dòng)沙地305萬(wàn)畝，占沙地總面積的35.3％，沙地平均植被蓋度為15%，流動(dòng)沙地植被蓋度在3%以下，生態(tài)環(huán)境惡劣。平均每年用于治沙資金7000萬(wàn)元以上，出動(dòng)勞動(dòng)力10萬(wàn)人次。該項(xiàng)目利用風(fēng)積沙代替水泥原料中的粘土配料，單線年采沙吃沙約22萬(wàn)t，既有效利用了資源，減緩粘土等資源的耗竭；又可減輕每年用于沙區(qū)生態(tài)建設(shè)的資金投入負(fù)擔(dān)。同時(shí)降低整個(gè)水泥工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
7.2? 目前，在后旗基地成功吃掉了20萬(wàn)噸風(fēng)積沙用于水泥生產(chǎn)，節(jié)約耕地約1.1萬(wàn)畝，并且積累了大量的豐富經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在應(yīng)用在通遼奈曼旗2×2500t/d的水泥熟料生產(chǎn)線，此項(xiàng)目建成后，每年可吃掉風(fēng)積沙約44萬(wàn)噸，吃沙還林、實(shí)現(xiàn)變廢為寶、變害為利，不斷擴(kuò)大用沙量，實(shí)施公益性復(fù)墾造林，解決流沙問(wèn)題。現(xiàn)已開(kāi)始植樹(shù)造林近百畝，并與地方林業(yè)部門達(dá)成了協(xié)議，在十年內(nèi)恢復(fù)耕地造林十萬(wàn)畝，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)完美結(jié)合。
8、結(jié)束語(yǔ)
水泥行業(yè)是資源性產(chǎn)業(yè)，充分利用廢棄物，是水泥產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。資源是水泥工業(yè)的糧食，是自然界經(jīng)歷幾億年演變和進(jìn)化的產(chǎn)品，它比糧食更珍貴而不可再生，環(huán)境是上帝賜給人類最精美的藝術(shù)品，幾年來(lái)我們像愛(ài)護(hù)眼睛一樣百倍呵護(hù)保護(hù)資源和環(huán)境，實(shí)施回填復(fù)墾造林近百畝，千方百計(jì)節(jié)約資源，堅(jiān)決杜絕亂采亂挖現(xiàn)象的發(fā)生。我們要把周邊幾千萬(wàn)噸的風(fēng)積沙，每年幾百萬(wàn)噸的發(fā)電廢渣和上千萬(wàn)噸污水充分利用，對(duì)這些還未被更多人看好的廢棄資源逐年回收，使它一一發(fā)揮效益。?
我們的理念是：“只有放錯(cuò)位置的資源，而沒(méi)有絕對(duì)的廢物”。通過(guò)循環(huán)經(jīng)濟(jì)完全能夠變廢為寶，變害為利，再造山河，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處！