新型干法水泥廠投產(chǎn)調(diào)試階段配料方案的設(shè)計(jì)

任淑芳

水泥的質(zhì)量主要決定于熟料的質(zhì)量,優(yōu)質(zhì)的熟料應(yīng)該具有合適的礦物組成和巖相結(jié)構(gòu)(即不僅要控制熟料中各氧化物的含量,還應(yīng)控制各氧化物之間的比例關(guān)系),因此控制熟料的化學(xué)成分是水泥生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)之一。而配料工作是新型干法窯生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的基礎(chǔ),只有根據(jù)自己企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和各種物料成分特點(diǎn),選擇出最適當(dāng)?shù)呐淞戏桨?才能生產(chǎn)出合格的熟料,而投產(chǎn)調(diào)試階段的配料工作也是系統(tǒng)順利達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。我公司2 500 t/d熟料生產(chǎn)線自點(diǎn)火升溫,進(jìn)入投產(chǎn)調(diào)試階段以來,兩個(gè)月基本實(shí)現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo),目前運(yùn)行良好,生產(chǎn)正常。現(xiàn)將投產(chǎn)調(diào)試階段每次配料方案的調(diào)整對(duì)熟料質(zhì)量的影響結(jié)果和工作中的一些心得總結(jié)如下,有不妥之處,請(qǐng)各位指正。

1 配料方案的初步設(shè)計(jì)

1.1 根據(jù)原燃材料進(jìn)廠前的取樣檢驗(yàn)確定配料方案

質(zhì)量控制工作必須從源頭開始抓起,應(yīng)該說物料進(jìn)廠前,各礦點(diǎn)的取樣檢驗(yàn)至關(guān)重要。化驗(yàn)人員通過鉆孔及開采面多點(diǎn)取樣檢驗(yàn),并附以經(jīng)常性的抽檢,確保物料達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求,為系統(tǒng)調(diào)試工作的順利進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ),對(duì)我們而言這樣可以對(duì)礦山的整體情況進(jìn)行了解,確切掌握礦山基本狀況,為我們生產(chǎn)中調(diào)整配料方案是非常有利的。

我公司設(shè)計(jì)采用當(dāng)?shù)刭Y源較豐富的石灰石、砂巖、銅礦渣、黏土四組分進(jìn)行配料。通過招標(biāo)從中篩選出最合適的礦點(diǎn)后,我們多次從各供貨礦點(diǎn)進(jìn)行了取樣檢驗(yàn),各物料主要成分見表1。

表1 各物料主要成分

煙煤工業(yè)分析結(jié)果如表2所示。

表2 分析結(jié)果表一

根據(jù)以上檢驗(yàn)數(shù)據(jù),三率值按KH=0.9,n=2.6,P=1.6,熱耗按4 180 kJ/kg計(jì)算,各物料配比：石灰石 81%、砂巖7%、黏土10.3%、銅礦渣1.7%。

1.2 根據(jù)原燃材料進(jìn)廠后的取樣檢驗(yàn)確定配料方案

點(diǎn)火之前,各種原燃材料陸續(xù)進(jìn)廠,由于采場(chǎng)剝離程度及鏟運(yùn)過程中夾帶雜土等因素影響,我們斷定進(jìn)廠后的原燃材料分析結(jié)果與進(jìn)廠前礦點(diǎn)取樣結(jié)果可能不一致,之間應(yīng)存在著一定的誤差。由于原材料成分的變化勢(shì)必會(huì)造成我們第一次配料方案的不合理,我們必須以進(jìn)廠后物料實(shí)際分析結(jié)果重新進(jìn)行計(jì)算,重新進(jìn)行配料方案的設(shè)計(jì)。經(jīng)化驗(yàn)人員多次堆場(chǎng)取樣,確定經(jīng)預(yù)均化后的各種物料化學(xué)成分如表3所示。

表3 各種物料化學(xué)成分表

煙煤工業(yè)分析結(jié)果如表4所示。

表4 分析結(jié)果表二

重新計(jì)算的各物料配比：石灰石85.5%、砂巖10.7%、黏土1.4%、銅礦渣 2.4%。

2 實(shí)際生產(chǎn)中配料方案的檢驗(yàn)和調(diào)整

以上方案經(jīng)投料后實(shí)際運(yùn)作,我們發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備安裝等各方面因素的影響,系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),即使短期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)由于系統(tǒng)漏風(fēng)等因素造成煤耗過大。頻繁的止料、投料,點(diǎn)火升溫及過高的煤耗,造成煤灰粉的過多摻入,熟料KH非常低,KH值過低時(shí),熟料強(qiáng)度發(fā)展緩慢,早期強(qiáng)度持續(xù)偏低。我公司最早一批熟料的KH只有0.76(與我們初期設(shè)計(jì)的0.9相比,差距較大),3 d抗壓強(qiáng)度僅為17.2 MPa,熟料外觀致密,呈死燒塊狀。

1)為了改善這種局面,以達(dá)到提高熟料強(qiáng)度為目的,經(jīng)研究后我們調(diào)整了配料方案,提高KH值和n值,減小了P值。確定調(diào)試期間熟料按KH=0.92,n=2.80,P=1.50進(jìn)行配料設(shè)計(jì),并用于生產(chǎn)控制。試運(yùn)行期間,燒制的熟料KH在0.88～0.90之間,外觀質(zhì)量良好,3 d抗壓強(qiáng)度在28 MPa左右,比之前的配料方案有了很大的改善。

2)為驗(yàn)證配料方案是否可行,通過對(duì)出窯熟料的定期檢驗(yàn),經(jīng)過近一個(gè)月的調(diào)試,系統(tǒng)進(jìn)入持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,我們發(fā)現(xiàn)窯頭飛砂增多,熟料燒成困難,回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量、質(zhì)量均有一定程度的下降。這說明KH偏大,水泥具備了快硬高強(qiáng)度的特點(diǎn),但要求煅燒溫度較高。于是我們又調(diào)整配料方案,遂慢慢將配料方案調(diào)整到KH=0.90,n=2.70,P=1.60。此后,熟料3 d抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定在30 MPa左右,28 d抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定在58 MPa,達(dá)到了我們預(yù)期的要求。

3 理論分析

通過前期不斷的調(diào)整配料方案工作,我們總結(jié)出用三率值控制法能夠作為我廠生產(chǎn)控制的一個(gè)指標(biāo),并獲得我廠最佳的配料方案。隨即我們組織相關(guān)專業(yè)人員,就我廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件,對(duì)三率值的變動(dòng)是如何影響生產(chǎn)做了詳細(xì)理論研究。

3.1 石灰飽和系數(shù)KH值

我廠新型干法生產(chǎn)應(yīng)控制在0.88～0.92之間較為合適。KH值大,水泥雖具有快硬高強(qiáng)度的特點(diǎn),但要求煅燒溫度較高,煅燒不充分時(shí)熟料中將含有較多的游離氧化鈣,影響熟料的安定性,熟料質(zhì)量反而下降。KH值過低時(shí),C3S過少,熟料強(qiáng)度發(fā)展緩慢、強(qiáng)度低,達(dá)不到熟料的質(zhì)量要求。

3.2 硅酸率SM值

硅酸率表征熟料中硅酸鹽礦物與熔劑礦物的相對(duì)含量,我廠一般控制在2.6～2.8范圍內(nèi)較為合適。SM過大時(shí),硅酸鹽礦物多,對(duì)水泥熟料的強(qiáng)度有利,但煅燒時(shí)液相量少,意味著熔劑礦物較少,不易掛窯皮,熟料較難燒成。SM過小時(shí),煅燒時(shí)熔劑礦物過多,窯內(nèi)易結(jié)圈或大塊,不僅不利于煅燒,對(duì)熟料強(qiáng)度也不利。

3.3 鋁氧率IM值

鋁氧率表征熟料中鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣的相對(duì)含量,我廠控制在1.5～1.7之間較為合適。IM值過大時(shí),意味著C3A量多,C4AF量少,液相粘度大,不利于游離氧化鈣的吸收,C3S形成較困難且熟料的后期強(qiáng)度、耐磨性等均受到影響;IM值過小時(shí),C3A量少,液相粘度降低,窯內(nèi)燒結(jié)范圍窄,不易操作。

4 結(jié)語(yǔ)

1)原燃材料進(jìn)廠前后的取樣檢驗(yàn)是確定配料方案的基礎(chǔ),是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)熟料的前提。2)調(diào)試階段由于煤灰粉的過多摻入,熟料KH,n控制應(yīng)比正常生產(chǎn)時(shí)偏高,等生產(chǎn)穩(wěn)定之后再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不斷調(diào)整、總結(jié),摸索出本廠最佳的配料方案。3)從三個(gè)率值方面入手進(jìn)行配料方案的適當(dāng)調(diào)整具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,完全可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

幾個(gè)月來,通過理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐檢驗(yàn)理論再到理論分析總結(jié)這么一個(gè)過程,我們對(duì)水泥生產(chǎn)工藝有了更加深刻的認(rèn)識(shí),比較全面地掌握了該項(xiàng)技術(shù),生產(chǎn)中碰到原材料成分波動(dòng)造成熟料強(qiáng)度或外觀變化的問題,我們都有了解決問題的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累與理論研究成果的結(jié)合,為今后很好的服務(wù)、指導(dǎo)生產(chǎn)奠定了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]水泥配方優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].北京：北方工業(yè)出版社,2007.

[2]水泥新型干法生產(chǎn)精細(xì)操作與管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[3]水泥化驗(yàn)室實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社,2008.