图2 造纸白泥SEM图
为碳酸钙，其矿物组成与石灰石基本相同，完全可用于水泥
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第35卷第6期 2014年3月
R & D研究开发
混合材。从白泥的SEM图（图2）可看出，白泥中的碳酸钙晶粒呈不规则多边形，由1
m左右的颗粒或团聚体组成。这是因
下料装置，撒落到熟料表明，白泥在篦冷机内完成烘干后，同出窑熟料一起经槽式输送机7送入熟料库储存、均化。经熟料库均化储存的烘干料同熟料一起通过库底的电子皮带计量秤
为，苛化工艺中这些碳酸钙晶体的析出和沉降都被尽可能地加快，碳酸钙晶核短时间内大量形成且迅速长大，不定向生长使白泥中的碳酸钙晶粒相互拥簇、堆垛，形成尺寸较大的晶粒团。这些晶粒团表面有大量的空隙和沟壑，且晶粒团之间易搭接形成更大的空隙，自由水填充和吸附于这些空隙及表面时，干燥过程中会产生非常明显的毛细管张力，不利于烘干。试验发现，采用鼓风干燥箱烘干时，白泥会出现坚硬的小颗粒（1～2mm），温度越高（≤200℃），此类小颗粒越多。
上述特殊的形成过程和微观构造决定了造纸白泥利用的技术难点在于：含水率虽高（一般40%以上），但表观含水少，不易挥发，采用常规工艺干燥时，效率低、能耗高、处理成本高。因此，寻求一种适宜的添加剂对造纸白泥进行改性，并找到其合理的利用途径是非常有必要的。1.21.2.1
工艺创新与工业试验创新工艺的基本思路
图3 造纸白泥制备水泥混合材的工艺流程
1-原煤输送皮带 2-配料仓 3-单层棒条阀 4-板式电子计量秤 5-皮
带输送机 6-篦冷机 7-槽式输送机
在现行新型干法水泥生产系统中，由于熟料需急冷产生了大量可以利用的余热，从窑头排出的水泥熟料温度大约1250～1280℃，经篦式冷却机强制降温至约160℃的过程中，在篦冷机第三段尾端产生的废热（大约160～250℃）既未进入余热发电系统也不能进三次风管，白白浪费。本项目拟在对造纸白泥经过化学物理改性的基础上（见2.1），充分利用水泥窑头废气余热和水泥熟料冷却潜热将其快速烘干，并完成与水泥熟料的运输混合过程。
通过“以废（气）治废（泥）”的手段，实现造纸白泥的资源化利用，解决造纸白泥大量堆积带来的环境问题；同时，还可提升水泥企业的能源效率，降低产品单位能耗。1.2.2
试验过程
图4 白泥储料系统实物
项目设计的工艺流程如图3所示，其中白泥储料系统实物如图4所示。具体工艺步骤如下：改性处理后的造纸白泥通过装载机按比例卸入原煤输送皮带1（为节省投资，借用原煤输送皮带），经仓顶的手动闸板阀（亦可采用自动控制）进入配料仓2（白泥料仓直径4.0米，有效储量45吨）储存。仓内物料经单层棒条阀3，经板式电子计量秤4精确计量后通过皮带和下料溜子送入篦冷机6第三段尾部窑头废气取风口靠熟料破碎机侧，通过特殊设计的
表3 水泥（P.C 32.5R）基本性能测试结果（#1磨）
Mar., 2014 Vol.35, No.6 China Pulp & Paper Industry
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研究开发 R & D
计量后喂入水泥磨系统。按该系统的设
表4 水泥（P.C 32.5R）力学性能测试结果（1磨）
#
计产能，可实现年处理白泥2～5万t。
2
2.1
结果与讨论
造纸白泥的化学改性
如前所述，造纸白泥的特殊微观结构
是其烘干困难的根本原因，因此，通过添加适宜的改性剂改变造纸白泥的颗粒表面极性和浸润性，从而达到固-液分离的
表5 水泥（P.O 42.5R）基本性能测试结果（#2磨）
#
目的，提高分散度。一方面可避免白泥在运输过程中对皮带的粘附；另一方面，有利于烘干时，造纸白泥中自由水的释放，提高烘干效率。改性剂是由0.8～1.2重量份的聚丙烯酰胺、9～12重量份的三氯化铁、6～9重量份的聚合硫酸铝铁和0.4～0.6重量份的自制药剂A混合均匀获得，改性剂掺量为造纸白泥质量（干基）的0.5%
表6 水泥（P.O 42.5R）力学性能测试结果（2磨）
～2.0%。所述自制药剂A是以萘、浓硫酸、水、草浆碱木素、甲醛和氢氧化钠为原料，经过磺化、水解、缩合和中和反应制得的一种具有表面改性作用的聚合物。 2.2
水泥物性
在现有原料配比的基础上，用造纸白泥（干基）等质量替代石灰石和粉煤灰等混合材，不同批次和标号的水泥按照GB1346-2
001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥胶砂强度试验方法》、GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法 勃氏法》进行各项性能检测，测试结果如表3～表8所示。结果表明，各批次不同标号水泥完全符合国标要求，实
表7 水泥（P.O 42.5R）基本性能（#3磨）
表8 水泥（P.O 42.5R）力学性能（#3磨）
现了连续生产，且水泥产品的单位能耗较试验前呈降低的趋势。
3
3.1
综合效益
解决造纸白泥的环境污染问题利用该技术可变废弃造纸白泥为水
泥混合材，增加了水泥企业的混合材来
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源。以四川某纸业有限公司现有5.0万t/a纸浆产量为例，年排放造纸白泥（含水率45%～60%）约5.0万t，依托于2500t/d水泥熟料生产线的研究、设计、技术改造及调试，总投资约80万元。造纸白泥可以资源化利用。
若按堆存方式填埋，包含堆场征地、堆场加固、设备折旧、转运环节、其他耗材及人工成本等至少需花费45元/t，约225万元/年。通过本项目实施造纸白泥的资源化利用技术改造后，纸业公司仅需支付转运费约25万元/年，增加利润200万元/年。与此同时，通过本项目的实施，上述造纸白泥（按干基2.5万t计）进入水泥生产系统应用，不仅可改善水泥性能、增强市场竞争力，又节约了水泥混合材（按35元/t计），降低粉磨成本（按节约电能80kWh/t吨混合材，按0.6元/kWh计，则可节约48元/t混合材），增加改性剂成本约50万元/年，则年增加利润157.5万元。
综合起来，扣除项目系统的运行与维护费用50万元（按10元/t造纸白泥计）、设备折旧8万元（按稳定运行10年计），该项目实施后可为合作企业增效299.5万元/年。3.2
本项目实施需增加的装置
白泥储料仓、计量装置和下料皮带，无需单独新建白泥烘干系统与运输皮带（借用原煤皮带）、大大节省投资，属于集成创新工艺。3.3
利用水泥窑头废气余热和水泥熟料冷却潜热