水泥行业的工业废渣综合利用

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水泥行业的工业废渣综合利用

□山西省产品质量监督检验研究院 刘志甫

0引言

为了防治固体废物污染环境，保障人

体健康，维护生态安全，促进经济社会可

持续发展，1995年10月30日第八届全国人

民代表大会常务委员会第十六次会议通过

了《中华人民共和国固体废物污染环境防 治法》。后经五次修订，2019年6月5日，

国务院常务会议通过《中华人民共和国固

体废物污染环境防治法（修订草案）》。草案指出：国家采取有利于固体废物综合

利用活动的经济、技术政策和措施，对固

体废物实行充分回收和合理利用；国家对

固体废物污染环境的防治，实行减少固体

废物的产生量和危害性、充分合理利用固

体废物和无害化处置固体废物的原则，促

进清洁生产和循环经济发展。国家鼓励、

支持采取有利于保护环境的集中处置固体

废物的措施，促进固体废物污染环境防治

50中国水泥

2020.05IWSICTaI CKM1.NT

产业发展。处置，是指将固体废物焚烧和

用其他改变固体废物的物理、化学、生物

特性的方法，达到减少已产生的固体废物

数量、缩小固体废物体积、减少或者消除

其危险成份的活动，或者将固体废物最终

置于符合环境保护规定要求的填埋场的活

动。利用，是指从固体废物中提取物质作

为原材料或者燃料的活动。

1工业废渣的分类工矿企业在生产过程中排放出来的固

体废弃物即是工业废渣，有采矿废渣、冶

金废渣、.化工废渣、燃料废渣。我国的工

矿企业数目庞大，工业废渣种类繁多，成

分复杂，数量巨大，在矿石、煤碳的挖掘

过程中会有剥离的碎石、掘进碎石、煤矸

石、选矿废石等；在各种冶炼金属时会排

放出矿渣、钢渣、镁渣、铜矿渣、化铁炉

渣等；化工生产企业会排出硫酸渣、电石

渣、煤气炉渣、磷渣、铬渣等；燃料燃烧

后会有炉渣、烟道灰、煤粉渣等产生。

2工业废渣的危害

工业废渣排放，已经对生态环境和

人类的生存环境产生了巨大的影响。处理

工业废渣之路困难重重，成了世界性的难

题。堆放要侵占土地资源，堆放量越大，

占用土地越多。废渣中的有害成分会污染

土壤，导致寸草不生。大量的工业固体废

物倾倒在河流、湖泊里，有毒有害固体废

物进入水中，会在一定水域形成生物死

区，还阻塞河道及抬高河床、危害水利流

域安全和航行安全。工业废渣的可溶成分

随雨水、地表水向地下渗透，地下水质就

发生酸性、碱性甚至毒化，危害到饮水安

全和植物生长。工业废物中的细微颗粒物

在堆放的过程中，增大了空气中的粉尘浓度，加重了大气中的粉尘污染；废渣在自

燃、挥发及发生化学反应过程中产生的有 毒有害气体，也对空气造成污染。

3国家政策的支持

我国为了处理工业废渣，国家多次出

台了资源综合利用的优惠政策，以调动各

行各业在工业废渣利用上的积极性。在国

家政策的大力引导和支持下，水泥行业在

工业废渣利用方面发展迅速，充分利用工

业废渣中的可用成分，变废为宝成了行业

的共识，研究和探索废渣在水泥生产中的

使用步伐越来越快，山西省许多水泥企业

积极把本区域内的工业废渣用于水泥生产

中，既降低了水泥的生产成本，也节约了

宝贵的不可再生的资源，还为社会做出了

贡献，实现了科学发展。

4产品标准的支撑4.1GB175-2007《通用硅酸盐水泥》

(1) 明确规定了矿渣、粉煤灰、火山

灰质混合材在矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅

酸盐水泥、火山灰质硅

酸盐水泥中的掺加量。

(2) 在石膏中有了使用工业副产石膏

的要求：经过试验证明对水泥性能无害，

以硫酸钙为主要成分的工业副产物。(3) 将符合GB/T203、GB/T18046、 GB/T1596、GB/T2847相关要求的粒化高

炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山

灰质混合材料作为活性混合材料。(4) 活性指标分别低于GB/T203、 GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准

要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、

粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂 岩，其中石灰石中的二氧化二错含量应不

大于2.5%作为非活性混合材料。

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51专家论坛中国水泥

4.2制订和修订了相关标准 GB/T21371-2008《用于水泥中的工业

副产石膏》GB/T203-2008《用于水泥和混凝土中

的粒化高炉矿渣》GB/T18046-2017《用于水泥和混凝土

中的粒化高炉矿渣粉》GB/T1596-2017《用于水泥和混凝土

中的粉煤灰》GB/T2847-2005《用于水泥中的火山

灰质混合材料》GB/T6645-2008《用于水泥中的粒化

电炉磷渣》GB/T12957-2005《用于水泥中混合材

的工业废渣活性试验方法》GB/T35164-2017《用于水泥、砂浆和

混凝土中的石灰石粉》JC/T418-2009《用于水泥中的粒化高

炉钛矿渣》JC/T454-1992 (1996)《用于水泥中

粒化增钙液态渣》YB/T022-2008《用于水泥中的钢渣》 GB/T13590-2006《钢渣硅酸盐水泥》 GB/T23933-2009《镁渣硅酸盐水泥》 JC/T740-2006《磷渣硅酸盐水泥》 JC/T1090-2008《钢渣砌筑水泥》

这些标准的制订和修订，进一步证明 了可以用工业废渣中的有用成分来生产水

泥，为工业废渣在水泥生产中的掺加和利

用，工业废渣生产新的水泥产品提供了理

论依据，调动了水泥企业在生产中合理使

用废渣及利用工业废渣研发和生产新产品

的积极性，为工业废渣综合利用工作起到

了很大的推动和促进作用。5水泥生产水泥的生产工艺可概括为两磨一烧，

即将石灰质原料、粘土质原料和少量的校

正原料在破碎后，按要求的比例混合，磨

细成符合质量要求的生料；生料在1450°C

左右的水泥窑中烧制成部分熔融的以硅酸

钙成分为主的熟料；在熟料中加入适量石

膏、混合材料或外加剂共同再磨细，才成

为水泥。生产水泥的原料：(1) 石灰质原料，是以CaC03为主

要成分的原料，如石灰石，为熟料提供 CaO〇

(2) 粘土质原料，是由粘土矿物为

主要组成成分的土状岩石，由极细的颗粒

组成，如粘土、黄土，主要成分为Si〇2，

还有AI2O3和少量Fe2〇3，是水泥熟料中 Si〇2、AI2O3和Fe2〇3的主要来源。

(3) 校正原料（补充生料中AI2O3、 Fe2〇3、Si〇2成分的不足）。

(4) 辅助原料（缓凝剂、助磨剂）

等。6水泥生产中工业废渣的利用

6.1水泥生产的主要天然原材料及化学

成分

石灰石化学成分如表1所示，粘土化学

成分如表2所示，天然石膏化学成分如表3

所示。6.2水泥生产利用的工业废渣

6.2.1石灰石碎屑

石灰石碎屑是石灰石矿山在开采过程 中产生的废渣，化学成分如表4所示。

6.2.4粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂的煤粉在锅炉中

燃烧后从烟道炉气中用收尘器收集的细粉 状粉末，化学成分如表7。

6.2.7砂岩粉末

52中国水泥

2020.05CHINAn.Mi.\r

砂岩粉末是砂岩石材厂在把天然毛石

切割加工成型材时产生的粉末和下脚料，

化学成分如表10。

以上这些工业废渣只是水泥行业所利

用的一部分，对工矿企业来讲它们是废弃

物，但这些废物中却含有对水泥生产有再

利用价值的化学成分，能作为水泥生产中

的替代品。有些工业废渣在生产中还能起

到比天然原料更好的作用，如：在水泥生

产中用脱硫石膏来代替天然石膏，除了起

到调节凝结时间的作用，还因脱硫石膏是

粉状物料，易磨性要优于天然石膏，对熟

料有助磨作用，能提高出磨水泥的比表面

积；粉煤灰代替部分粘土原料烧制熟料，

节能降耗，减少了生产成本。虽然工业废渣

的成分会在一定范围内变化，但只要严把

进厂原料检验关，加强配料控制，就能在

生产中掺加利用。上述的工业废渣都已经

在水泥生产中使用，生产的水泥产品达到

了相关的标准要求。

6.3减少生产成本，增加经济效益

在水泥生产中，脱硫石膏现在基本上

代替了天然石膏。以一家企业年产60万吨

水泥，脱硫石膏掺加量5%为例来计算：

天然石膏价格：80元/吨

脱硫石膏价格：20元/吨

一年利用脱硫石膏（吨）=600000吨 X5%=30000吨

一年节约成本（元）=600000吨X

(80-20)元/吨=36000000元全国约有3400家水泥生产企业：

一年利用脱硫石膏（吨）=30000吨 X 3400=102000000吨 SP10200万吨

一年节约成本（元）=36000000元 X 3400=122400000000元即 1224亿元这是多么惊人的数字，也是多么令

人可喜的数字，充分证明水泥行业工业废

渣的利用量是巨大的。水泥生产中除了利

用脱硫石膏，还要利用粉煤灰、炉渣等工

业废渣，废渣利用量还会更大，成本还能

再降低，效益又将再提高。

7结束语

综上所述，水泥行业的发展过程，就

是工业废渣利用率不断提高的过程。水泥

行业能不断地壮大，与

节约资源、利用工业废渣、坚持走

循环经济之路有着密切的关系。在资源综

合利用、保护生态环境方面，水泥行业能

勇敢地肩负起自己的社会责任，做出了很

大贡献，用实际行动贯彻落实了科学发展

观，践行了“金山银山就是绿水青山”的

理念。

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