2500t/d生產(chǎn)線煅燒高鎂熟料的生產(chǎn)應(yīng)用

孫 磊

（四川省兆迪水泥有限責(zé)任公司，四川 阿壩州 汶川 623001）

0 引 言

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，隨著MgO含量的升高，出窯熟料結(jié)粒明顯增大，而且大小不均勻，飛砂嚴(yán)重，黃塊較多；大粒熟料外觀顏色發(fā)黑，但破碎后多數(shù)黃心，結(jié)構(gòu)疏松，fCaO嚴(yán)重偏高，升重值大幅度下降，熟料質(zhì)量明顯降低。同時(shí)工藝上表現(xiàn)為窯內(nèi)通風(fēng)不暢，因強(qiáng)加煤而造成還原氣氛明顯，長(zhǎng)厚窯皮、結(jié)大球，窯況明顯惡化，窯內(nèi)熱工制度很不穩(wěn)定，多次出現(xiàn)因大料塊和結(jié)大蛋而停篦冷機(jī)處理。并出現(xiàn)預(yù)熱器堵塞等連鎖反應(yīng)，給窯穩(wěn)定操作帶來(lái)了很大困難，熟料產(chǎn)量大幅度降低，熟料質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。表1為主要工藝配置；表2為原材料的化學(xué)成分分析。

表1 主要工藝配置

表2 原材料的化學(xué)成分分析（%）

1 原因分析與探討

經(jīng)過(guò)一年的總結(jié)和驗(yàn)證了熟料MgO含量對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量的影響。

如果熟料MgO含量偏高（<3.2%），熟料煅燒時(shí)，MgO有一部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體并存在于中間相中，多余的MgO則如同提高了Fe2O3的含量，可降低液相出現(xiàn)的溫度并增加液相量，降低液相的表面張力，從而促進(jìn)C2S對(duì)CaO的吸收，有利于煅燒。

如果熟料MgO含量較高（3.0%～4.2%），液相表面張力大幅度下降，含4%MgO時(shí)的表面張力為0.51N/m2，迫使其煅燒溫度要比正常溫度低，煅燒范圍要比正常窄，不利于fCaO的吸收和晶體發(fā)育。表現(xiàn)在熟料外觀結(jié)粒細(xì)小，飛砂嚴(yán)重。同時(shí)，在煅燒方面表現(xiàn)為易燒性好，但燒結(jié)范圍變窄，操作難度大。

如果熟料MgO含量過(guò)高（>4.2%），熟料出現(xiàn)結(jié)球嚴(yán)重，窯電流平均達(dá)450A以上，頻繁出現(xiàn)結(jié)大球，冷卻破碎之后的熟料大多數(shù)為黃塊，窯頭飛砂嚴(yán)重。我們采取常規(guī)的降鐵措施，現(xiàn)象不但沒(méi)有扭轉(zhuǎn)，反而更加惡劣，反常規(guī)調(diào)整，卻有效果。MgO含量>4.2%時(shí)，熟料液相黏度增加，使阿利特結(jié)晶困難，從而使結(jié)粒變大，窯內(nèi)極易結(jié)圈、結(jié)蛋。

2 高鎂石灰石的應(yīng)用情況

2.1 控制石灰石Mgo含量

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求以及我公司石灰石品質(zhì)情況，特制定了熟料中MgO含量的控制指標(biāo)，內(nèi)控要求為MgO含量4.5%±0.5%?？刂剖炝现墟V含量，可確保熟料化學(xué)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)有利于最大限度地利用高鎂石灰石，保證礦山石灰石開(kāi)采量的問(wèn)題，又做到了善用資源的企業(yè)使命?？刂剖炝现墟V含量重點(diǎn)就是抓住入均化堆棚石灰石鎂含量的控制，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及反推計(jì)算，石灰石鎂含量控制范圍為3.5±0.3%。根據(jù)礦山開(kāi)采及裝車(chē)點(diǎn)，我們將礦山分為上中下三個(gè)點(diǎn)，集中對(duì)每個(gè)礦點(diǎn)采樣分析，確定其化學(xué)成分的波動(dòng)范圍，并在每次爆破后再次采集大量樣品分析，制定出三個(gè)礦點(diǎn)的搭配破碎比例，由質(zhì)控處按要求執(zhí)行，在破碎期間，以不超500t為取樣編號(hào)進(jìn)行采樣分析，樣品采集分為均化堆棚采樣和皮帶采樣，代表性強(qiáng)，能有效反應(yīng)破碎石灰石的品質(zhì)情況，根據(jù)化學(xué)成分，隨時(shí)對(duì)三個(gè)礦點(diǎn)的搭配比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證了石灰石鎂含量長(zhǎng)期受控。對(duì)布料機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提升了布料機(jī)的堆料高度，促使石灰石儲(chǔ)量增加了1萬(wàn)噸，石灰石堆棚布料層數(shù)達(dá)到了400層以上，極大改善了石灰石品質(zhì)的均勻性，為穩(wěn)定配料操作和改善熟料質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。

2.2 調(diào)整配料方案

生料鎂含量過(guò)高后，對(duì)窯系統(tǒng)的煅燒極為不利，物料很容易在分解爐、煙室等位置結(jié)皮，通風(fēng)影響較大，窯內(nèi)窯皮極不規(guī)則，厚薄不一，且容易結(jié)大塊起球等，既制約了煅燒，熟料質(zhì)量也得不到保證。我們通過(guò)近一年的摸索和總結(jié)，制定出了不同鎂含量情況下的配料方案，通過(guò)配料方案的優(yōu)化，以改善高鎂對(duì)煅燒的制約，取得了明顯效果。根據(jù)熟料鎂含量，我們制定了幾種配料方案，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，取得了良好效果。表3為我公司現(xiàn)用的配料方案。

當(dāng)熟料MgO含量在＜3.0%時(shí)，選用普通國(guó)標(biāo)配料方案。

當(dāng)熟料MgO含量在3.0%～4.2%時(shí)，適當(dāng)降低了飽和比，有利于鎂含量的控制，同時(shí)提高AM值。在此種情況下，隨著MgO含量的提高，適當(dāng)降低生料Fe203指標(biāo)，以增加液相黏度和燒結(jié)范圍，改善熟料質(zhì)量和操作的適應(yīng)性。

熟料MgO含量>4．2%時(shí)，熟料率值控制為KH=0.91±0.02，SM=2.9±0.1，IM=1.60～1.70，增加Fe2O3的含量，降低鋁率，以降低液相黏度，避免窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋，控制飛砂料。表4為不同鎂含量配料方案與強(qiáng)度。

表3 配料方案

2.3 優(yōu)化操作

2.3.1 降低并穩(wěn)定分解爐出口、窯尾和C5溫度，降低并穩(wěn)定入窯分解率

煅燒高鎂石灰石液相過(guò)早出現(xiàn)，易形成黏性物料，在預(yù)熱器、窯尾煙道、C5及下料管道等處極易結(jié)皮引起堵塞，針對(duì)這些情況，嚴(yán)格控制分解爐出口、窯尾和C5溫度。正常生產(chǎn)時(shí)，分解爐出口溫度一般控制在880℃左右，而在煅燒高M(jìn)gO熟料時(shí)，控制在850℃～870℃，將窯尾溫度由原來(lái)的1050℃～1100℃降低至l 000℃～1050℃，避免液相過(guò)早出現(xiàn)，減少結(jié)皮堵塞情況的發(fā)生，同時(shí)也減輕了窯內(nèi)結(jié)長(zhǎng)厚窯皮、結(jié)圈。控制入窯物料表觀分解率在90%左右，最高不超過(guò)94%。在生產(chǎn)實(shí)踐中，常出現(xiàn)因?yàn)槿敫G物料分解率過(guò)高達(dá)96%，熟料升重降低，質(zhì)量下降。分析認(rèn)為，由于分解率過(guò)高，也就是生料預(yù)燒較好，使液相提前出現(xiàn)，窯內(nèi)碳酸鹽分解帶縮短，固相反應(yīng)帶相應(yīng)拉長(zhǎng)，使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物活性降低，從而導(dǎo)致熟料升重降低，熟料實(shí)物質(zhì)量下降。

表4 不同鎂含量配料方案與強(qiáng)度

表5 煤的工業(yè)分析

2.3.2 加強(qiáng)篦冷機(jī)操作

熟料急冷，可使熟料中阿利特、貝利特尤其β型C2S晶形穩(wěn)定，并使液相來(lái)不及結(jié)晶而形成更多的玻璃體，避免L（液相）+C3S→C3A+C2S的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)；同時(shí)也可使方鎂石晶體尺寸減小，提高方鎂石水化產(chǎn)生應(yīng)力的分散度，減小因方鎂石對(duì)水泥安定性的影響。因此，在篦冷機(jī)操作過(guò)程中，應(yīng)保持好篦冷機(jī)各室合理的壓力，特別是一室的壓力，調(diào)節(jié)掌握好篦床速度，并保持一、二室風(fēng)機(jī)用全風(fēng)，使通過(guò)高溫料層的風(fēng)量穩(wěn)定而充分料層控制900mm～1100mm，確保冷卻效果。

2.3.3 調(diào)節(jié)煤粉燃燒器內(nèi)外用風(fēng)控制燒成帶長(zhǎng)度

燒成帶長(zhǎng)，物料在窯內(nèi)更易提前黏結(jié)成球，窯況不穩(wěn)定時(shí)甚至形成大球、大塊，熟料結(jié)粒不均，fCaO高，升重低。生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)我公司實(shí)際情況提高一次風(fēng)壓，縮短火焰，調(diào)節(jié)好煤粉燃燒器內(nèi)外用風(fēng)比例（不同的燃燒器、煤質(zhì)和熱工制度是不同的），從而確保煤粉快速燃燒，使火焰縮短，控制燒成帶長(zhǎng)度＜15m。

表6 煤的細(xì)度控制

2.3.4 煤質(zhì)的選擇和煤粉細(xì)度的控制

煅燒高鎂熟料需用高品質(zhì)高發(fā)熱量的煤炭，我廠煤煙選擇熱值≥21736kJ/kg（5200kcal/kg）的煤炭。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)低于20900kJ/kg（5000kcal/kg）的煤碳在煅燒過(guò)程中，用煤量比21736kJ/kg（5200kcal/kg）增加約20%，黑火頭較長(zhǎng)，長(zhǎng)長(zhǎng)厚窯皮，窯尾溫度高，窯內(nèi)還原氣氛嚴(yán)重。熟料出現(xiàn)黃心料和包裹料。我廠煤粉細(xì)度根據(jù)揮發(fā)分控制。表5為煤的工業(yè)分析；表6為煤的細(xì)度控制。

2.3.5 生料細(xì)度的調(diào)整

圖1 中控截圖

碳酸鎂和碳酸鈣分解時(shí)所需的溫度差距較大，碳酸鎂分解所需的溫度更低，在600℃開(kāi)始分解，而碳酸鈣則需到897℃。碳酸鎂出現(xiàn)液相的溫度比碳酸鈣分解所需的溫度也低，因此容易出現(xiàn)對(duì)碳酸鈣的包裹，造成生料在分解爐、C5、咽室等結(jié)皮。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了減少碳酸鎂提前出現(xiàn)液相對(duì)生料的包裹，隨著生料鎂含量的增加，我們逐步放寬對(duì)生料細(xì)度的控制，鎂低于3.0時(shí)，料比較耐火，0.08mm細(xì)度控制在22%以內(nèi)，隨著鎂的增加逐步放寬，當(dāng)生料中鎂達(dá)到3.2%時(shí)，生料細(xì)度放寬到28%，能有效的減少物料在分解爐等處的結(jié)料現(xiàn)象。圖1為中控室截圖。

3 應(yīng)用體會(huì)

（1）MgO過(guò)高對(duì)熟料產(chǎn)質(zhì)量的影響巨大，每上升1%的MgO，熟料28d抗壓強(qiáng)度降低約1.5MPa。但只要對(duì)配料方案和工藝操作及時(shí)作出適應(yīng)性的調(diào)整，是完全可以扭轉(zhuǎn)的。

（2）不能在MgO升高過(guò)程中一味地降低Fe2O3。

（3）在使用高鎂原料時(shí)，必須采用高品質(zhì)煙煤，否則將更加惡化窯情。

（4）在回轉(zhuǎn)窯操作中，應(yīng)控制燒成帶長(zhǎng)度，適當(dāng)降低窯尾、分解爐出口溫度等工藝參數(shù)，控制熟料結(jié)粒，實(shí)現(xiàn)急冷煅燒。

4 結(jié) 論

不斷的進(jìn)行摸索和調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，熟料質(zhì)量沒(méi)有因?yàn)楦哝V而降低，反而合理使用，即可降本石灰石的開(kāi)采成本，降低煤耗，對(duì)熟料也有一定程度的提升，高鎂石灰石完全可以使用。在使用中發(fā)現(xiàn)熟料的易磨性和強(qiáng)度都有明顯的改善，熟料小磨時(shí)間提高了10min，熟料3d強(qiáng)度由30.1MPa提高至33.5MPa，28d強(qiáng)度由原來(lái)的54.3MPa提高至58.8MPa。因熟料強(qiáng)度的提升，熟料摻比P·C32.5R由原來(lái)的59%下降為55%，P·O42.5R由原來(lái)的83%降至79%。水泥磨電耗由原來(lái)的34kWh/t降至30.2kWh/t。水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高10t/h以上。使用高鎂石灰石，降本了我公司的生產(chǎn)成本，提高了熟料強(qiáng)度。