鋼渣配料在預分解窯上生產高標號熟料

韓德山

（吉林省天鑫水泥有限責任公司，梨樹縣 136502）

在預分解窯上利用鋼渣配料，還存在許多工藝問題。我公司通過一年的試驗摸索，采取改進措施，調整配料方案，改進煅燒操作方法，解決了預熱器系統(tǒng)結皮堵塞、窯內結圈、長厚窯皮等工藝故障，熟料標準煤耗下降，產質量提高，延長了窯內耐火材料使用壽命，收到較好的效果，現將情況簡單介紹如下。

1 鋼渣的性能

鋼渣是煉鋼過程中，為除去鐵中的硫、磷等有害元素，加入石灰石、螢石，硅鐵粉形成的廢渣，鋼渣成分中的FeO、P2O5，CaO能夠在熟料煅燒中起到礦化和晶種作用，Fe2O3的熔點為1560℃，而FeO的熔點為1420℃，能降低熟料的液相生成溫度和液相粘度，提高C2S與CaO在液相中的擴散速度，促進C3S晶體的發(fā)育成長，P2O5含量較少，一般在1.5%左右，摻入后不會影響水泥性能，而且P2O5是β-C2S的晶格穩(wěn)定劑，能夠阻止α-C2S在675℃時轉變?yōu)棣?C2S，防止熟料粉化，CaF2是一種良好的礦化劑， CaO不需分解能夠直接參與固相反應，不僅能降低熟料的熱耗，同時還能誘導C3S的形成。

2 原材料的成分及配比

用鋼渣替代鐵粉、用粉煤灰替代粘土，采用四種組分進行配料，其原材料的成分見表1。

表1 原材料和生料成分及率值 %

3 生產中暴露的問題

鋼渣配料在兩條1200t/d線應用，煅燒過程中出現一系列工藝問題，主要表現在：

（1）熟料的液相量增加。燒成帶窯皮偏厚，且較致密，窯皮厚度達到60cm，窯皮長度較原來長出2～3米，減少了窯的有效容積，影響窯內通風及熟料煅燒。窯負荷增加，主電機電流升高，窯內填充率升高，窯尾出現冒灰現象。

（2）五級下料管及錐體出現結皮、堵塞。使用鋼渣配料后，四、五級預熱器錐體及下料管常出現結皮現象，每周要人工清堵一次，平時要每班都檢查錐體及下料管，并進行振打清理，預熱器每次結堵，需要停窯處理8～12小時，嚴重時要處理24小時，影響生產。

（3）易長副窯皮。停窯檢查，后過渡帶有一層較為疏松的副窯皮，厚度約有60～100mm，停窯后轉窯會自然脫落，但在生產時會影響窯內通風。窯尾煙室出現較嚴重的結皮，造成負壓增大，除定期用空氣炮吹堵外，還要人工進行捅堵清理。

（4）窯前出現憋火現象。熟料外觀顏色發(fā)黃，黃心料增多。

4 原因分析及采取的措施

4.1 原因分析

（1）熟料顏色發(fā)黃、黃心料多

鋼渣、硫酸渣、鐵礦石都是鐵質校正原料，但其中Fe元素的價態(tài)不一樣，呈現不同的顏色，硫酸渣主要是Fe2O3，Fe元素為3+價態(tài)，顏色為紅色，而鋼渣中有FeO成分，Fe元素有2+價態(tài)，屬亞價態(tài)鐵，呈黃色，在熟料煅燒過程中，Fe元素以3+價態(tài)時，熟料呈青黑色，而Fe元素以2+價態(tài)時，熟料呈黃色。造成二價鐵的原因較多，首先是原材料的帶入，鋼渣本身含有亞價態(tài)鐵，在窯內煅燒時，不能得到充分氧化，完全氧化成三價鐵，導致熟料顏色發(fā)黃。這是鋼渣本身造成的。鋼渣較難磨，顆粒粗，在窯內煅燒時，與氧接觸的面積小，氧化反應不完全，易形成還原氣氛，使熟料顏色發(fā)黃，黃心料增多。

造成熟料顏色發(fā)黃的另一原因是大塊熟料，由于窯內易結大塊，大塊料中心煅燒不充分、欠燒，破碎后小料塊便呈黃色，黃料的主要成分是未燒結的生料，比較疏松，游離氧化鈣高，強度低，是熟料外觀顏色發(fā)黃的主要原因。

（2）預熱器及下料管結堵

用鋼渣替代鐵粉配料，鋼渣與鐵粉成分及結構截然不同。

由于鋼渣成分與熟料成分相近，起到晶種和礦化作用，使液相出現溫度降低。同時，鋼渣中MgO含量較高，物料的最低共熔點降低。經五級旋浮預熱器預熱及分解爐分解，液相在五級錐體出現，粘結在預熱器錐體及下料管，形成結皮，多次結皮使管路不暢，便形成堵塞。過早出現的液相料，遇到漏進的冷風后液相立即固化，在管壁上形成結皮，使下料管下料不暢，出現結皮堵塞的惡性循環(huán)，預熱器及下料管結堵，主要原因是鋼渣配料液相出現得早，液相量增多所致。

（3）時有欠燒料，夾心料產生

鋼渣配料，生料易燒性較好，在燒成帶出現液相的溫度降低，液相量相應增加，加之鋼渣中氧化鎂含量較高，增加了熟料液相含量，易結厚窯皮，燒成帶窯皮增長，增厚，逐步形成副窯皮。隨著窯的運轉，窯皮會時掉時掛，掉落的窯皮在窯內形成大塊料，同時，因為熟料塊內部煅燒不充分，就有欠燒料、夾心料產生。

（4）熟料液相量高，液相粘度低

鋼渣代鐵粉后，熟料三率值不適應窯煅燒工藝的要求。鋼渣不同于鐵粉，除含有Fe2O3外，更主要的含有與熟料成分相近的礦物，已進行了固相反應，同時含有較高的MgO，液相出現的溫度降低，液相量相應提高。因此，原來的熟料三率值應進行調整，要適當提高熟料的硅率，降低液相含量和液相粘度。

4.2 生產中采取的措施

（1）調整熟料的率值控制指標，降低熟料的液相含量，適當提高熟料的KH值和硅酸率，見表2。

熟料的率值控制指標調整后，礦物組成見表3。由表3可見，熟料的液相量降低0.9%，三天強度由28.9MPa提高到30.9MPa，28天抗壓強度由原來的56.2MPa提高到58.3MPa，熟料強度提高2.1MPa。

（2）優(yōu)化工藝參數（見表4）

A、調整窯頭及窯尾用煤的比例，降低總用煤量。增加生料下料量。因鋼渣的成分已接近熟料成分，在分解爐內不需碳酸鹽的分解，尾煤應相應減少。在剛開始試驗時，由于沒有這方面的經驗，總用煤量沒有減下，頭尾煤比例沒有調整，窯尾用煤偏多，五級下料管及五級錐體出現粘堵現象，在實踐過程中逐漸減少用煤量，適當地調整頭尾煤比例，減少尾煤比例，增加頭煤比例，熱工制度得到控制，解決了窯尾液相量出現過早，下料管及錐體出現粘堵問題。提高了窯的臺時產量。

表2 熟料成分及率值

表3 熟料礦物組成

表4 優(yōu)化的工藝參數

B、提高入窯生料的細度。用鐵粉配料，生料的0.08μm細度控制在12%，但用鋼渣配料后，生料細度粗，鋼渣顆粒粗，易使鋼渣中的亞價鐵不易發(fā)生氧化，產生黃心料。為了提高生料細度，保持較高的臺時產量，需對鋼渣進行磨前破碎，降低鋼渣入磨的粒度，增加了對輥機、回轉篩，將鋼渣入磨粒度由原來的15～30mm，降至10mm以下。為了鋼渣破碎粒度均齊，對鋼渣進行閉路式破碎，出對輥機的鋼渣，進入回轉篩，篩下物料入生料磨配料，篩上粗鋼渣顆粒再進行重復破碎，確保鋼渣的入磨粒度小于10mm。 通過對鋼渣破碎系統(tǒng)的改造，保證了出磨生料的細度小于10%，提高了生料磨的臺時產量，滿足了窯煅燒生料的需要。

C、中控看火操作的調整。為了緩解鋼渣配料后燒成帶易結窯皮的矛盾，增加物料在窯內的翻滾速度，實現薄料快燒。改善窯內通風，提高窯內的熱交換效率，中控看火操作也進行了相應調整，包括：提高窯速，拉大排風，調整噴煤管位置等，見表5。

（2）通過采用各種工藝措施，解決了鋼渣配料窯尾預熱器系統(tǒng)結皮堵塞，窯內結圈、長厚窯皮，熟料外觀發(fā)黃等問題，提高了熟料的質量，熟料的3d抗壓強度由原來的30.5MPa提高到31.5MPa，28天抗壓強度由原來的56.5MPa提高到58.7MPa。

（3）利用工業(yè)廢渣在新型干法水泥生產線上配料，節(jié)約了資源，節(jié)約了土地，實現了資源的綜合利用，收到良好的社會效益和經濟效益。