摘 要：本文介紹了60萬(wàn)t礦渣綜合利用項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝及項(xiàng)目污染控制對(duì)策。通過(guò)兩年來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，表明該項(xiàng)目污染控制對(duì)策的選擇是先進(jìn)、可行的，取得了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：礦渣粉；項(xiàng)目；環(huán)保；對(duì)策

1 項(xiàng)目概況

首鋼粒化高爐礦渣原主要銷往北京及周邊地區(qū)，供水泥廠作混合材生產(chǎn)水泥。隨著我國(guó)水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法GB／T17671－1999與國(guó)際ISO方法接軌以及礦渣硅酸鹽水泥等三項(xiàng)水泥產(chǎn)品新的標(biāo)準(zhǔn)（GB 1344－1999）的頒布實(shí)施，對(duì)水泥企業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。由于新標(biāo)準(zhǔn)水泥強(qiáng)度指標(biāo)的提高，水泥中礦渣的摻量受到了一定限制，造成了首鋼高爐礦渣銷售困難，利潤(rùn)降低。

為綜合利用首鋼每年產(chǎn)生的大量高爐礦渣，使廢物得到資源化利用，2003年北京首鋼嘉華建材有限公司投資9500萬(wàn)元建設(shè)了60萬(wàn)t礦渣綜合利用項(xiàng)目，并于2004年建成投產(chǎn)。該項(xiàng)目以高爐冶煉產(chǎn)生的礦渣(水渣)為主要原料，利用轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒產(chǎn)生的熱氣體烘干原料中的水份，通過(guò)磨機(jī)生產(chǎn)出比表面積為（400～600m2/kg）礦渣粉。利用礦渣粉作為混凝土活性摻合料不僅能等量取代水泥，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且能顯著地改善、提高混凝土的綜合性能［1］。目前，礦渣粉已成為高性能混凝土的一種重要組分［2］。由于高性能混凝土不同于傳統(tǒng)混凝土，是一種環(huán)保型、集約型的新材料，被我國(guó)著明的水泥混凝土專家吳中偉院士稱為“綠色高性能混凝土”。近年來(lái)，利用高爐礦渣粉制備高性能混凝土在國(guó)內(nèi)外日益得到高度重視。

2 生產(chǎn)工藝

80年代中期以來(lái)，隨著立磨的不斷改進(jìn)和新型耐磨材料的研究發(fā)展，立磨粉磨水泥熟料取得了成功，由于立磨工藝具有集烘干、粉磨、選粉于一體，粉磨效率高、物料外循環(huán)量低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因而投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，且系統(tǒng)可靠性高。此外，立磨粉磨礦渣還具有產(chǎn)量高、耗電量小的優(yōu)勢(shì)，而且允許水分為12％左右礦渣直接入磨，有利于超細(xì)礦渣的規(guī)模化生產(chǎn)。目前，使用立磨生產(chǎn)高爐礦渣粉已是一種成熟且先進(jìn)的技術(shù)。德國(guó)伯利休斯和萊歇公司，日本的川崎、三菱、宇部公司都擁有成熟可靠的立磨制造和高爐礦渣粉磨技術(shù)［3］。

考慮到礦渣是一種易磨性較差的物料，要求成品有相當(dāng)高的比表面積，同時(shí)還要充分考慮入磨礦渣水分最高可達(dá)15％、主收塵器入口粉塵含量高的特點(diǎn)，高爐礦渣粉生產(chǎn)工藝設(shè)備的選擇必須滿足粉磨效率高、烘干能力強(qiáng)、收塵清灰效果好、技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠等條件。綜合考慮礦渣的粉磨特性和各種粉磨系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用了目前國(guó)際上最先進(jìn)的立式輥磨系統(tǒng)，其關(guān)鍵設(shè)備有立磨、高效選粉機(jī)及收塵器等，主體設(shè)備選用了德國(guó)伯利休斯公司RMS51/26/435型立磨。

生產(chǎn)工藝主要過(guò)程包括：原料輸送、立磨研磨生產(chǎn)、水分烘干、成品收集、質(zhì)量控制、成品存放發(fā)放。生產(chǎn)工藝流程見圖1：

高爐礦渣用汽車運(yùn)輸?shù)綇S內(nèi)礦渣聯(lián)合儲(chǔ)庫(kù)，粒度合格的石膏由汽車送至石膏倉(cāng)內(nèi)，經(jīng)皮帶喂料秤定量輸出，由膠帶輸送機(jī)送到立磨系統(tǒng)。為防止金屬塊進(jìn)入磨內(nèi)，膠帶輸送機(jī)上設(shè)有電磁除鐵器和金屬探測(cè)器，選出的金屬送金屬料倉(cāng)儲(chǔ)存。

由原料系統(tǒng)輸送來(lái)的礦渣、石膏經(jīng)氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)鎖風(fēng)閥喂入立磨內(nèi)烘干并粉磨。喂入磨機(jī)的物料被磨輥在旋轉(zhuǎn)的磨盤擠壓，在一定負(fù)荷下被粉碎，粉磨后的細(xì)粉被上升的熱風(fēng)送入位于立磨上部的高效選粉機(jī)中分選成粗粉和細(xì)粉；細(xì)度合格的成品則由高效袋式收塵器收下，經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)等設(shè)備送入成品儲(chǔ)庫(kù)；粗粉落在磨盤上再次粉磨，磨盤旋轉(zhuǎn)排出的物料經(jīng)提升機(jī)、振動(dòng)篩、磁選機(jī)等設(shè)備返回立磨內(nèi)再次粉磨，磁選出的金屬顆粒則排出磨外。袋式收塵器的廢氣一部分經(jīng)排風(fēng)機(jī)從煙囪排入大氣，一部分循環(huán)利用；立磨烘干用熱風(fēng)由燃轉(zhuǎn)爐煤氣的熱風(fēng)爐提供。

滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18046-2000 “用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉”技術(shù)要求的成品由袋式收塵器收集，經(jīng)空氣斜槽、提升機(jī)送入3座φ15×38m礦渣微粉庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存，通過(guò)庫(kù)底卸料設(shè)備、汽車散裝機(jī)放入散裝車中運(yùn)輸出廠。

3 污染控制措施

項(xiàng)目產(chǎn)生的主要污染物是煙塵以及轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒產(chǎn)生的NOX，其次是少量生產(chǎn)廢水、固體廢物及設(shè)備噪聲。為了保證該項(xiàng)目建設(shè)能夠滿足北京市的環(huán)保工作要求，在工程設(shè)計(jì)中采用了一系列污染控制措施，并投資500余萬(wàn)元對(duì)廢氣、廢水及噪聲進(jìn)行了治理。

3.1 粉塵控制

為了有效地控制各個(gè)廢氣揚(yáng)塵點(diǎn)的粉塵，工藝設(shè)計(jì)中采用密閉生產(chǎn)和輸送設(shè)備及密閉式儲(chǔ)庫(kù)，對(duì)揚(yáng)塵點(diǎn)采取了有效控制措施，以便減少粉塵排放量。為此，項(xiàng)目共配備了1臺(tái)主收塵器、1臺(tái)配料

站除塵器、4臺(tái)成品庫(kù)除塵器及3臺(tái)汽車散裝除塵器。主收塵器是除粉磨主機(jī)之外的另一關(guān)鍵設(shè)備，嚴(yán)格意義上講，它既是收塵設(shè)備，更是產(chǎn)品收集設(shè)備，工廠生產(chǎn)的所有成品都由該設(shè)備收下，因此，該設(shè)備的選擇對(duì)生產(chǎn)、環(huán)保至關(guān)重要。為了保證生產(chǎn)順利運(yùn)行并滿足北京市環(huán)保局環(huán)評(píng)批復(fù)中提出的廢氣排放濃度≤l0mg／Nm3的特殊要求（國(guó)家《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值100mg/Nm3，北京市《冶金、建材行業(yè)及其它工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值50mg／Nm3），經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終選用了引進(jìn)美國(guó)富樂(lè)公司技術(shù)制造的FGM96系列氣箱脈沖收塵器。該收塵器集分室反吹和脈沖噴吹等諸類袋收塵器的優(yōu)點(diǎn)，清灰強(qiáng)度大、除塵效率高，克服了分室反吹袋收塵器清灰動(dòng)能強(qiáng)度不足和脈沖噴吹袋收塵過(guò)濾和清灰同時(shí)進(jìn)行的缺點(diǎn)，因而對(duì)處理高濃度粉塵、高粘度粉塵方面具有優(yōu)越性能。

為確保粉塵外排濃度＜l0mg／Nm3這一國(guó)際先進(jìn)指標(biāo)，在收塵器濾材的選擇上，采用了美國(guó) Tetratex高效率 PTFE覆膜濾材。和普通的過(guò)濾材料不同，該濾料通過(guò)Tetratex特有的熱溶技術(shù)在丙稀晴聚合體針刺氈基材上表面復(fù)合了一層多微孔、極光滑的膨體聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，由于這種薄膜本身纖維組織極為細(xì)密，且具有不粘塵、憎水和化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，使薄膜濾料具有了很好的過(guò)濾清灰性能，過(guò)濾阻力始終保持在極低水平，確保了收塵設(shè)備運(yùn)行的處理風(fēng)量和排放濃度，實(shí)現(xiàn)袋收塵器的“表面過(guò)濾”。

為確保廠區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量, 除生產(chǎn)工藝配備了1臺(tái)主收塵器外，在配料站配備了1臺(tái)除塵器，在成品庫(kù)配備4臺(tái)除塵器，均采用氣箱脈沖除塵。在汽車散裝系統(tǒng)配備了3臺(tái)除塵器，采用的是濾筒脈沖除塵器。各除塵器主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 收塵器的主要技術(shù)參數(shù)

Table 1 Main technique properties of dust collector

3.2 氣態(tài)污染物控制

為滿足烘干濕礦渣所需的熱量，在項(xiàng)目中設(shè)置了熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐采用環(huán)保型清潔燃料——轉(zhuǎn)爐煤氣，其含硫、含塵濃度極低，氮氧化物通過(guò)控制燃燒區(qū)的溫度和過(guò)剩空氣系數(shù)，使其降低到最小值，熱風(fēng)爐煙氣進(jìn)入立磨后從除塵器排出。為減少粉塵外排并充分利用熱能，對(duì)溫度為95－110℃的熱風(fēng)進(jìn)行了循環(huán)利用，其循環(huán)量達(dá)到35％。這樣不僅充分利用了能源，減少了含塵廢氣的排放，而且保護(hù)了環(huán)境。

3.3 污水控制

廢水主要來(lái)源于設(shè)備間接冷卻水。為了保證循環(huán)給水系統(tǒng)的水質(zhì)，對(duì)循環(huán)給水系統(tǒng)內(nèi)適當(dāng)補(bǔ)充新鮮水，并設(shè)有靜電水垢控制器及旁濾裝置對(duì)循環(huán)水進(jìn)行凈化。為保證設(shè)備間接冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，系統(tǒng)排放少量含鹽水，該排水不含有害化學(xué)物質(zhì)，僅溫度、含鹽量略有升高，因此可直接排入廠內(nèi)排水系統(tǒng)，排水量?jī)H2m3/h。高爐水渣儲(chǔ)存在礦渣庫(kù)中，有少量含SS廢水排出，其排放量約0.25m3/h。這部分生產(chǎn)廢水經(jīng)廠區(qū)排水管網(wǎng)送首鋼污水處理廠處理。

3.4 噪聲控制

為控制噪聲污染，減輕項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)備噪聲對(duì)廠界的影響，在滿足工藝生產(chǎn)的前提下，設(shè)計(jì)選擇加工精度高、裝配質(zhì)量好、產(chǎn)生噪聲低的設(shè)備。項(xiàng)目選用低噪聲立磨設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)采取了減震基礎(chǔ)，并在磨機(jī)周圍加掛隔聲板，最大限度降低噪聲。空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)屬空氣動(dòng)力性噪聲，通過(guò)在設(shè)備上加消聲器達(dá)到降低噪聲的目的。上述設(shè)備均設(shè)置在廠房?jī)?nèi)，利用建筑物、構(gòu)筑物來(lái)阻隔聲波的傳播。

3.5 固體廢物處置

礦渣粉儲(chǔ)庫(kù)庫(kù)頂除塵器及礦渣粉散裝系統(tǒng)除塵器收下的粉塵均為礦渣粉，可作為產(chǎn)品外銷；配料站除塵器收下的粉塵返回原料系統(tǒng)。對(duì)礦渣膠帶輸送機(jī)上電磁除鐵器和及物料外循環(huán)過(guò)程排出的金屬顆粒進(jìn)行了綜合利用，其利用量約3000t/a。

4 運(yùn)行效果

廢水、廢氣、噪聲等控制措施在設(shè)備安裝投產(chǎn)后運(yùn)行穩(wěn)定，效果顯著。2005年10月北京市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)生產(chǎn)線的主要污染源：立磨主除塵器排放的粉塵、氮氧化物；成品庫(kù)除塵器排放的粉塵，廢水及廠界噪聲分別進(jìn)行了采樣監(jiān)測(cè)。廢氣中粉塵和氮氧化物的污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

表2 廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果

Table 2 Test of results to exhaust gas

*項(xiàng)目環(huán)評(píng)批復(fù)要求粉塵外排濃度10 mg／m3，

而北京市《冶金、建材行業(yè)及其它工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值50mg／m³