1概況
山東魯碧建材有限公司(以下簡稱魯碧公司)是萊鋼集團控股子公司,主要產品包括冶金輔料、礦渣微粉、水泥等,既是萊鋼冶金工業輔料供應基地,也是萊鋼冶金過程中產生的固體廢棄物重要處理基地。目前公司具備年產200萬t水泥/微粉、300萬t冶金輔料的生產能力,產業定位決定了其在萊鋼發展循環經濟產業鏈上的重要地位,以及發展循環經濟的廣闊天地和優勢。魯碧公司冶金石灰石礦山開採的成品礦用於煅燒冶金石灰,石灰石尾礦、萊鋼冶煉工業廢渣礦渣、鋼渣、粉煤灰等用於煅燒水泥熟料,水泥熟料、礦渣、鋼渣、粉煤灰用於磨製水泥、微粉。總之,鋼鐵工業生產產生的固體渣絕大部分在水泥生產流程中得到消化,可以說魯碧公司的水泥生產是萊鋼鋼鐵主業生產中的一個循環經濟、資源再利用過程。
2發展循環經濟在水泥行業中的優勢
水泥材料是多組分的混合物,主要化學成分爲CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3,可採用多種原材料配合的方式設計其組成。從理論上講,凡是可以提供CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的物質,均可作爲水泥原料。因此可做水泥原料的材料除天然的石灰石等礦物原料外,還有很多其它工業尾礦和廢棄物,如高爐礦渣、煤矸石、粉煤灰、鋼渣、爐渣、銅礦渣、銅尾礦、硫酸渣等等。水泥熟料的形成需要高溫燒結,凡能提供熱量的物質均可作爲水泥生產的燃料。所以煅燒水泥熟料需要的燃料除天然礦石燃料外,還可以採用廢輪胎、廢塑料、廢礦物油、廢油脂等可燃廢棄物。另外,水泥在建築業中的主要作用是通過膠凝作用膠結其他物質提供強度,因此,諸如礦渣、粉煤灰、鋼渣、煅燒煤矸石、磷石膏等工業廢渣,凡是經過適當處理後可在水泥的激發作用下產生膠凝性,都可以在建築業中等量替代水泥熟料,減少水泥的需求量,間接地節省天然資源、能源,同時還可以有效地改善水泥混凝土的施工性能和耐久性能,延長混凝土的使用壽命。魯碧公司依託萊鋼集團,在水泥生產中充分利用冶金工業廢渣,強化資源綜合利用工作,致力於循環經濟的發展,建設節約型企業。魯碧公司的冶金輔料、水泥、微粉生產與鋼鐵工業產生的工業固體渣的綜合利用可組成萊鋼發展循環經濟的一個閉合環。
3魯碧公司發展循環經濟的一些措施
3.1加強礦山開採中的“二率”管理,提高回採率,增加揀廢回收力度
“二率”指標是衡量礦山企業資源開發利用水平的主要指標,在加強二率管理方面採取的措施有:(1)制定落實各項管理制度。如制定落實了《大破碎人工揀廢管理辦法》、《廢石場封閉管理辦法》和《回收利用獎勵辦法》等等,從而爲二率指標的完成創造了條件。(2)改進採礦工藝技術,爲適應萊鋼發展需求和採礦業的發展,魯碧公司採用了3臺1.8m3、1臺1m3的液壓挖掘機,利用液壓挖掘機向下挖掘的特點,礦巖混雜區域實行分層開採技術,極大地提高了回採率,降低了廢巖混入率。(3)對廢石場實行封閉管理,實行責任承包,將人工揀出的礦石用於煅燒石灰,增加了回收力度,提高了回採率。(4)在破碎工段成立揀廢班,車間班組長以上領導輪流值班帶領揀廢班對成品進行人工揀廢,降低了礦石貧化率。爲了有效發揮人工揀廢作用,魯碧公司花巨資多次對破碎系統進行提產改造。2006年在2005年改造的基礎上再次進行了篩分改造,提高了大料出礦比例,使資源利用率大幅提高。破碎臺效由2005年的260t/h提高到290t/h。破碎開動時間由以前的每天10h以上減少到9h,實行白天生產,揀廢崗光線明亮,揀廢效果良好。這不僅降低了貧化率,也爲廢巖礦石的回收創造了條件,提高了回採率。(5)落實職責,實行經濟責任承包。礦石回收是提高回採率的主要手段之一,爲了確保回收計劃完成,公司將回收計劃作爲重要指標納入年度經濟責任制考覈內容和勞動競賽中,使職工的收入與二率直接掛鉤,增強了職工對剝離回收的認識,形成了多回收多拿錢的思想意識。
3.2通過技術創新,提高工業廢棄物在水泥中的利用量
傳統的礦渣水泥生產工藝是將熟料、礦渣、石膏計量後按比例混合共同入磨進行粉磨,雖然國家標準中規定了礦渣摻入量控制範圍在20%~70%,但是國內水泥企業生產中,礦渣水泥中礦渣摻入量的水平一般只能控制在20%~40%,再進一步提高的難度較大。魯碧公司採用此方式生產礦渣水泥,水泥各原料配比中礦渣摻入量一般在30%左右,遠遠低於國家標準中礦渣水泥70%的上限要求。近年來,魯碧公司利用生產礦渣粉的優勢,進行了配製水泥工業性試驗,從試驗、試生產情況看,轉變粉磨工藝,配製生產水泥可以使礦渣摻入量提高到50%以上。即率先採用新的生產工藝替代傳統工藝:根據各種物料易磨性不同的特點,將熟料、礦渣單獨進行粉磨(粉磨中摻入適量石膏),之後再進行配製生產的新生產工藝。通過生產工藝技術創新,使水泥中礦渣摻入量由原來控制在30%左右提高到55%以上,不但大大提高了礦渣的利用量,而且由於採用單獨粉磨方式生產的礦渣粉細度細,20μm以下的微粉量大大增多,礦渣活性得以發揮,較好的改善了水泥性能。同時,在基本不影響水泥性能情況下,配製水泥過程中直接摻入了3%左右Ⅰ級粉煤灰,資源綜合利用的同時降低了水泥生產成本。
3.3工業廢渣利用形式多樣,貫徹到水泥生產各個工序
3.3.1石灰石尾料的“雙摻”效應
石灰石尾料中氧化鈣含量一般在45%~52%之間,波動比較大,有的甚至品位更低,品位太低、波動明顯均不利於水泥熟料煅燒質量的穩定,爲確保石灰石尾料在水泥配料中的成分穩定,提高低品位的利用量,魯碧公司投資300多萬元實施了專門用於石灰石尾料的預均化破碎系統,使尾礦在水泥燒成工序上得到保證;在水泥粉磨新工藝生產中,通過試驗,在熟料粉單獨粉磨過程中成功的將10mm以下的廢石屑充當混合材摻加進去,摻加量佔總配比的5%左右,由於廢石屑易磨性較熟料好,成本又低,摻入量相對較低,對水泥性能影響不大,但對磨機產能的提高卻有利,開闢了石灰石尾料利用的新途徑,既有經濟效益又有社會效益。
3.3.2粉煤灰的“三摻”效應
利用萊鋼熱電廠的溼粉煤灰替代原黏土質原料做熟料煅燒工序中的硅鋁質原料,該項目當年曾獲得省冶金總公司科技進步一等獎;1#10萬t/年礦渣生產線建成投產後,水泥生產具備了攪拌配製的條件,魯碧公司又成功的在礦渣粉、熟料粉攪拌配製水泥中,直接摻加了3%左右的Ⅰ級粉煤灰;2#10萬t/年礦渣生產線建成投產後,魯碧公司又考慮在兩條礦渣粉生產線磨頭喂料前,摻加5%~10%的粗粉煤灰充當礦渣助磨劑。從而形成了水泥生產各工序中粉煤灰資源綜合利用的“三摻”效應。考慮到溼粉煤灰在運輸、儲存、生產利用過程中造成的.二次揚塵等問題,2006年魯碧公司改變了用於煅燒熟料時作原料的溼粉煤灰使用、輸送形式,即進廠粉煤灰全部採用罐車輸送,直接入庫、不再倒運儲存的辦法,在保護環境、節能降耗方面起到了積極作用。
3.3.3鋼渣的應用
由於硫酸渣貨源的緊張,魯碧公司利用鋼渣代替部分硫酸渣進行配製生料,同樣取得了較好的經濟和社會效果,目前,生料配料中鋼渣與硫酸渣按1∶1搭配使用作鐵質原料,下一步工作打算是逐步增大鋼渣用量,減少硫酸渣用量,直至完全替代。
3.4餘熱回收循環利用
魯碧公司日產1000t熟料生產線,採用了五級旋風預熱器、帶RSP分解爐窯外分解技術,窯尾旋風預熱器一級筒對外排散氣體溫度在320℃左右,窯頭蓖式冷卻機對出窯熟料進行冷卻後,對外排散氣體溫度也接近300℃,基於當時的技術水平,這兩部分氣體餘熱得不到充分利用,導致熟料熱耗較高,能源浪費。爲次,魯碧公司利用窯尾餘熱作爲生料磨粉磨原料時的烘乾熱源,將窯頭餘熱作爲煤磨系統粉磨煤粉時的烘乾熱源,使部分餘熱得到回收循環利用。
3.5開展清潔生產,實現生產過程“廢料”、“廢渣”、“廢水”零排放
近年來,魯碧公司積極開展清潔生產,爭創“清潔礦山”、“清潔工廠”系列活動,積極創造條件,實現生產過程“廢料”、“廢渣”、“廢水”零排放的目標。水泥廠內設立了生產用水循環處理系統,實現了生產用水“零”排放。生產過程中用過的廢舊材料分類集中回收,統一處理及循環利用,廢棉紗、機油等全部集中回收,作爲烘乾機等二次燃料使用,即節能又減少污染。烘乾機熱風爐燃燒煤產生的煤渣回收作混合材使用,基本實現了生產中的廢料、廢渣、廢水的“零”排放。
4發展循環經濟的思路與探索
4.1資源綜合利用方面
隨着萊鋼集團規模的不斷擴大,冶煉過程中產生大量高爐礦渣、石灰石尾礦、轉爐鋼渣、電爐鋼渣等冶煉廢棄物的綜合利用和開發,已成爲當前萊鋼及魯碧公司面臨的首要問題。因此,大力發展非鋼產業,提高魯碧公司工業廢渣處理能力,變廢棄資源爲有用產品,化廢爲利,變廢爲寶,節能降耗,實現循環經濟,對企業可持續性發展,具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。對此,加快推進年產200萬t高爐水渣微粉工程和日產4800t熟料工程尤其重要,這兩個項目均已列入萊鋼第一批循環經濟項目,是提高循環經濟發展水平的重要項目。高爐水渣粉產品可廣泛用於大型砼工程、高層建築、飛機跑道、地下隧道、水處理工程、水電站基礎工程及牆體材料,市場前景廣闊,項目建成後年可處理高爐水渣300萬,t可將萊鋼的高爐水渣資源吃幹榨盡。日產4800t熟料項目主要原料利用集團公司1000萬t鋼生產需用熔劑石灰石的尾礦。在石灰石開採以及破碎、篩分過程中產生的小於30mm的石灰石尾礦,由於含土量多,氧化鈣品位低,不能滿足冶煉要求,這部分尾礦若外排則需佔用大批耕地,既影響環境又浪費資源,除此之外,還可利用鋼鐵主業生產的鋼渣、粉煤灰及其它原料生產水泥熟料,是完全符合發展循環經濟要求的。熟料線項目年可利用石灰石尾礦100萬t以上、鋼渣12萬t、粉煤灰15萬,t並與200萬t礦渣微粉生產線可有機結合,增加企業生產經營的靈活性。
4.2餘熱循環利用方面
一方面探索利用萊鋼富餘煤氣資源煅燒水泥熟料的可行性;另一方面,進一步提高現有水泥熟料生產線低溫餘熱利用率,考慮分兩個階段進行:第一階段,將回轉窯生產所產生的外排廢氣餘熱採集利用,實現廠區餘熱供暖和職工洗浴,該系統考慮利用熱管熱水換熱器回收窯頭餘熱,替代燃煤鍋爐,在節約能源的同時,減少環境污染;第二階段,是利用餘熱進行發電,產生的電力將回用於水泥生產,這套系統在回收水泥生產過程中產生大量餘熱的同時,可以減少水泥廠對環境的熱污染以及粉塵污染。