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！目前我國水泥產(chǎn)量已突破12億噸大關，占世界總產(chǎn)量的半壁江山，成為水泥生產(chǎn)大國，但是存在著三個突出矛盾：水泥不斷擴能的需求與資源日益緊缺的矛盾；傳統(tǒng)水泥污染嚴重與環(huán)境保護的矛盾；計劃體制形成的水泥產(chǎn)業(yè)“單一”與創(chuàng)新發(fā)展的矛盾。
烏蘭集團從資源、社會和經(jīng)濟等多個視角，對水泥工業(yè)重新審視，認為必須改變傳統(tǒng)的水泥發(fā)展路子，走出一條生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益相協(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全力打造的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。
可見：保護耕地，保護生態(tài)環(huán)境，治沙還田、吃沙還林已成為實現(xiàn)社會和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當務之急，“十一五”期間，我國將大力建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會，綜合利用資源、用風積沙代替粘土配料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥熟料正值當時。
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)，試驗中發(fā)現(xiàn)原料的易磨性較好，生料磨臺時產(chǎn)量提高，立磨耐磨材料消耗減少，生料的易燒性好，窯臺時產(chǎn)量高，標煤耗相對下降，熟料結(jié)粒致密，標準稠度用水量下降，熟料的綜合性能好，后期強度高。
2、風積沙與粘土的性質(zhì)比較
2.1? 風積沙是經(jīng)過自然風搬運、分級、沉積后在地表形成的沙土，它顆粒均勻、細小，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? 我公司原設計所有的硅鋁質(zhì)校正原料為黃褐色亞粘土，其特點是：塑性大、水分高、堿含量高、易磨性差。
2.3? 風積沙與粘土的化學成分及性質(zhì)對比見表1。
表1? 風積沙與粘土的化學成分（%）及性質(zhì)對比
|
名? 稱 |
LOSS |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
∑ |
0.20mm細度% |
水分% |
易磨性 |
|
風積沙 |
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、用風積沙代替粘土配料的優(yōu)點.
① 堿含量相對降低，熟料的后期強度高、性能好；② 水分小、無塑性，避免雨季的粘倉、掛壁、堵料等生產(chǎn)弊端；③ 粒徑細小，無須破碎，生產(chǎn)成本低；④ 易磨性較好，立磨臺時產(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：通過提高KH來提高熟料早強，提高AM來保證熟料的結(jié)粒，避免飛砂。另一方面：通過降低SM來適當提高液相量，使熟料易燒。同時由于SM的降低，硅砂用量將減少2%左右，對降低原料成本和減小立磨磨損、保護輥套具有很重要的意義。
烏蘭公司使用的原燃材料化學成分見表 2, 煙煤的工業(yè)分析見表 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，無飛砂現(xiàn)象,熟料的化學成分、礦物組成、物理性能分別見表4、5。
表2? 原燃材料化學成分
|
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? 熟料的化學成分及礦物組成
|
熟料化學成分 |
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
|
對比項目 |
比表面積m2/Kg |
標準稠度用水量% |
凝結(jié)時間 h: min |
安定性% |
抗折強 度MPa |
抗壓強 度MPa | |||
|
初凝 |
終凝 |
3天 |
28天 |
3天 |
28天 | ||||
|
風積沙配料 |
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)過半年多時間的生產(chǎn)實踐和摸索，烏蘭公司用風積沙代替粘土配料取得了重大成功和突破，實際生產(chǎn)效果如下，具體見表6。
表6? 實際生產(chǎn)情況
|
配料方式 |
配料比例（%） |
立磨臺產(chǎn)t/h |
窯臺產(chǎn)t/h |
標煤耗kg/t | |||
|
石灰石 |
鋁質(zhì)原料 |
硅砂 |
鐵粉 | ||||
|
用風積沙 |
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，生料立磨臺時產(chǎn)量平均提高15t/h，同時硅質(zhì)校正原料硅砂比用粘土配料時少用2-3%，立磨耐磨材料消耗減少。
4.2.2? 生料的易燒性相對提高，窯臺時產(chǎn)量平均提高6 t/h，標煤耗相對下降了5千克/噸熟料。
4.2.3? 熟料結(jié)粒好、煅燒致密，需水量相對下降，便于和新標準接軌。
4.2.4? 熟料的綜合性能好，后期強度高。
5、效益分析
5.1? 社會效益：吃沙還田、保護水土資源，利國利民。
用風積沙配料不但具有保護環(huán)境和減少沙塵的雙重環(huán)保性，對凈化生態(tài)環(huán)境和居民生活環(huán)境也具有重要的現(xiàn)實意義，而且可以節(jié)約大量的粘土礦產(chǎn)資源。對于2500t/d新型干法窯生產(chǎn)線，利用風積沙配料煅燒水泥熟料，年可節(jié)約粘土資源約18萬噸左右（窯運轉(zhuǎn)率按92%、黏土配料比例按14.0%計算）。
5.2? 經(jīng)濟效益：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。
一方面：用風積沙配料，無須破碎，年節(jié)約人工、機具、設備電耗、折舊磨損等費用約280萬/年；同時生料磨、回轉(zhuǎn)窯臺時產(chǎn)量提高，
另一方面：熟料易燒、煤耗降低，若烏蘭基地三臺窯按年生產(chǎn)熟料300萬噸計算，年節(jié)約用煤15000噸，相當于節(jié)約資金540萬元（煤價按360元/噸計算）。
6、結(jié)論
① 采用兩高一低的配料方案，用風積沙代替粘土可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥熟料。
② 用風積沙代替粘土配料實現(xiàn)了社會、企業(yè)、環(huán)保三個效益的統(tǒng)一。
③ 用風積沙代替粘土配料，利于生態(tài)建設和可持續(xù)發(fā)展，是切實可行的資源綜合利用、大力實施循環(huán)經(jīng)濟的推廣項目。
7、應用
2004年，伴隨著西部大開發(fā)及北京申奧成功以及內(nèi)蒙古建設發(fā)展城市化、工業(yè)化道路的大好形勢，內(nèi)蒙古烏蘭集團響應國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)政策，緊緊抓住機遇參與競爭，走新型工業(yè)化道路，打破水泥生產(chǎn)經(jīng)營的傳統(tǒng)觀念，積極穩(wěn)妥地推動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，堅持搞產(chǎn)業(yè)鏈資源綜合利用項目。決定依托自身管理優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和資金優(yōu)勢，根據(jù)企業(yè)發(fā)展和市場布局的需要，搶抓當前西部大開發(fā)、振興東北老工業(yè)基地的大好時機，以優(yōu)勢礦產(chǎn)資源為依托，以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟為主攻方向，積極推進結(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，同時規(guī)劃一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，配料上用風積沙代替粘土。
7.1? 該項目的建設符合國家西部大開發(fā)、振興東北老工業(yè)基地的政策，對實現(xiàn)“東西互動”、促進地方經(jīng)濟的發(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858萬畝，占總土地面積的70％，流動沙地305萬畝，占沙地總面積的35.3％，沙地平均植被蓋度為15%，流動沙地植被蓋度在3%以下，生態(tài)環(huán)境惡劣。平均每年用于治沙資金7000萬元以上，出動勞動力10萬人次。該項目利用風積沙代替水泥原料中的粘土配料，單線年采沙吃沙約22萬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)建設的資金投入負擔。同時降低整個水泥工業(yè)生產(chǎn)活動對人類和環(huán)境的風險，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
7.2? 目前，在后旗基地成功吃掉了20萬噸風積沙用于水泥生產(chǎn)，節(jié)約耕地約1.1萬畝，并且積累了大量的豐富經(jīng)驗。現(xiàn)在應用在通遼奈曼旗2×2500t/d的水泥熟料生產(chǎn)線，此項目建成后，每年可吃掉風積沙約44萬噸，吃沙還林、實現(xiàn)變廢為寶、變害為利，不斷擴大用沙量，實施公益性復墾造林，解決流沙問題。現(xiàn)已開始植樹造林近百畝，并與地方林業(yè)部門達成了協(xié)議，在十年內(nèi)恢復耕地造林十萬畝，最終實現(xiàn)生態(tài)建設與循環(huán)經(jīng)濟完美結(jié)合。
8、結(jié)束語
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，幾年來我們像愛護眼睛一樣百倍呵護保護資源和環(huán)境，實施回填復墾造林近百畝，千方百計節(jié)約資源，堅決杜絕亂采亂挖現(xiàn)象的發(fā)生。我們要把周邊幾千萬噸的風積沙，每年幾百萬噸的發(fā)電廢渣和上千萬噸污水充分利用，對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：“只有放錯位置的資源，而沒有絕對的廢物”。通過循環(huán)經(jīng)濟完全能夠變廢為寶，變害為利，再造山河，實現(xiàn)人與自然和諧相處！