5000t/d生產(chǎn)線煅燒高鎂熟料的生產(chǎn)實(shí)踐

2010-03-01 00:00

　　我公司2×5 000t/d生產(chǎn)線I期于2004年底投產(chǎn)，石灰石礦山其一屬奧陶紀(jì)馬家溝組地層(OM)，北庵莊段中薄層灰?guī)r、云斑灰?guī)r中夾白云質(zhì)灰?guī)r，而且由于受較多斷層影響，接觸東黃山段白云巖較多，造成石灰?guī)r礦層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。我公司自開始生產(chǎn)即搭配使用高鎂石灰石，在生產(chǎn)過程中，注意總結(jié)工藝操作、熟料質(zhì)量等方面的經(jīng)驗(yàn)，并采取了積極有效的措施，取得了較好的效果。

　　1 高鎂石灰石的應(yīng)用情況

　　原材料化學(xué)分析見表l，熟料質(zhì)量見表2和表3。

表1 原材料的化學(xué)成分分析(%)

項(xiàng)目	Loss	SiO₂	A1₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O
低鎂石灰石	42.08	3.31	0.88	0.75	50.06	2.21	0.19	0.09
高鎂石灰石	41.96	3.46	0.86	0.69	49.02	3.35	0.17	0.08
砂巖	3.76	68.43	13.29	4.64	1.89	1.35	1.57	0.53
頁巖	12.13	50.83	14.63	6.08	7.80	2.46	3.77	0.58
鐵礦石	1.35	56.33	2.53	30.55	2.10	3.45	0.31	0.24

表2 調(diào)整前熟料化學(xué)成分、率值及礦物組成

方案	化學(xué)成分/%							率值			礦物組成/%
方案	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	fCaO	KH	n	p	C₃S	C₂S	C₃A	C₄AF
配方l	0.20	21.54	4.98	3.52	64.98	3.16	0.81	0.914	2.53	1.41	57.42	18.45	7.23	10.70
配方2	0.26	21.44	4.98	3.36	64.86	3.70	1.26	0.918	2.57	1.48	56.36	18.96	7.50	10.2l
配方3	0.31	21.32	4.96	3.46	64.60	4.36	1.55	0.920	2.53	1.43	55.19	19.51	7.28	10.52

3 調(diào)整前熟料物理性能

方案	80μm篩余/%	比表面積（m²/kg）	標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%	SO₃ /%	凝結(jié)時間		抗折強(qiáng)度 /MPa		抗壓強(qiáng)度/MPa
方案	80μm篩余/%	比表面積（m²/kg）	標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%	SO₃ /%	初凝	終凝	3d	28d	3d	28d
配方2	2.3	353	23.6	2.3	105	150	6.2	9.0	32.5	62.6
配方3	2.3	350	23.6	2.2	100	145	6.0	8.9	32.1	61.9

　　在實(shí)際生產(chǎn)過程中，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，f-CaO嚴(yán)重偏高，升重值大幅度下降，熟料質(zhì)量明顯降低。同時工藝上表現(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，熟料MgO含量從3.2%提高到4.8%，3d抗壓強(qiáng)度下降了0.9MPa，28d抗壓強(qiáng)度下降了2.6MPa。

　　2 MgO對熟料燒成和質(zhì)量影響的原因分析

　　在近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們總結(jié)和驗(yàn)證了熟料MgO含量對熟料煅燒和質(zhì)量的影響。

　　如果熟料MgO含量偏高(<3.2%)，熟料煅燒時，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CaO的吸收，有利于煅燒。

　　如果熟料MgO含量較高(3.2%～4.2%)，液相表面張力大幅度下降，含4%MgO時的表面張力為0.51N/m，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f-CaO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，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)象不但沒有扭轉(zhuǎn)，反而更加惡劣，反常規(guī)調(diào)整，卻有效果。從資料^[1]得知，MgO含量>4.2%時，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。

綜上分析，我公司熟料強(qiáng)度偏低的根本原因是出窯熟料MgO含量偏高，而配料方案和煅燒操作又沒有及時或有效地作出適應(yīng)性的調(diào)整，從而造成不正常窯況的出現(xiàn)和熟料強(qiáng)度的降低。

　　3 采取措施

　　3.1 控制石灰石中MgO含量

　　為了使熟料中MgO含量達(dá)到公司內(nèi)控指標(biāo)4.0%±0.2%，必須控制石灰石中MgO含量2.8%±0.2%。從石灰石進(jìn)廠質(zhì)量把關(guān)開始嚴(yán)格控制，分礦點(diǎn)搭配到位。同時強(qiáng)化石灰石均化效果，嚴(yán)格控制石灰石堆棚布料層數(shù)在400層以上，以改善和穩(wěn)定生料質(zhì)量，為穩(wěn)定操作和熟料質(zhì)量創(chuàng)造條件。

　　3.2 調(diào)整配料方案

　　原配料方案熟料三率值控制指標(biāo)為：KH=0.91±0.02，SM=2.5±0.1，IM=1.4±0.1。

　　當(dāng)熟料MgO含量在3.2%～4.2%時，選用三高配料方案，將熟料KH提高到0.92±0.02，SM提高到2.6±0.1，IM提高到1.5±0.1。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，熟料率值控制為KH=0.92±0.02，SM=2.6±0.1，IM=1．4±0．1，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。

　　3.3 優(yōu)化操作參數(shù)

　　3.3.1 降低并穩(wěn)定分解爐出口、窯尾和C5溫度

　　液相過早出現(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，針對這些情況，應(yīng)該嚴(yán)格控制分解爐出口、窯尾和C5溫度。正常生產(chǎn)時，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，控制在850～880℃，將窯尾溫度由原來的1050～1100℃降低至l 000～1050℃，避免液相過早出現(xiàn)，減少結(jié)皮堵塞情況的發(fā)生，同時也減輕了窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮、結(jié)圈。我們在C5的下料管位置，設(shè)置了吹堵裝置，及時有效地處理了故障，提高了窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

　　3.3.2 降低并穩(wěn)定入窯分解率

　　控制入窯物料表觀分解率在90％左右，最高不超過94％。在生產(chǎn)實(shí)踐中，常出現(xiàn)因?yàn)槿敫G物料分解率過高達(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，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。

　　3.3.3 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，減小因方鎂石對水泥安定性的影響。因此，在篦冷機(jī)操作過程中，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)，使通過高溫料層的風(fēng)量穩(wěn)定而充分，確保冷卻效果。

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

　　燒成帶長，物料在窯內(nèi)更易提前黏結(jié)成球，窯況不穩(wěn)定時甚至形成大球、大塊，熟料結(jié)粒不均，f-CaO高，升重低。生產(chǎn)過程中，根據(jù)我公司實(shí)際情況控制好一次風(fēng)量，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，控制燒成帶長度。

　　4 效果

　　1)隨著上述針對性措施的調(diào)整到位，出窯熟料外觀質(zhì)量明顯改善，熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，粉粒少，黃塊極少，升重提高近70g/L，質(zhì)地堅(jiān)硬，可以判斷熟料實(shí)物質(zhì)量明顯提高。熟料3d、28d抗壓強(qiáng)度有大幅度的提高，3d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)32.3MPa，較調(diào)整前提高了2.0MPa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)62.2MPa，較調(diào)整前提高了3.9MPa。調(diào)整后的熟料化學(xué)分析及物理性能見表4及表5。

表4 調(diào)整后熟料化學(xué)分析

方案	化學(xué)成分/%							率值			礦物組成/%
方案	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	fCaO	KH	n	p	C₃S	C₂S	C₃A	C₄AF
配方2	0.23	21.33	4.96	3.39	64.72	3.82	0.81	0.921	2.55	1.46	58.27	17.2l	7.39	10.31
配方3	0.26	21.22	4.98	3.50	64.42	4.30	0.90	0.921	2.50	1.42	58.13	17.00	7.26	10.64

表5 調(diào)整后熟料物理性能

方案	80μm篩余/%	比表面積（m2/kg）	標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%	SO3 /%	凝結(jié)時間		抗折強(qiáng)度 /MPa		抗壓強(qiáng)度/MPa
方案	80μm篩余/%	比表面積（m2/kg）	標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%	SO3 /%	初凝	終凝	3d	28d	3d	28d
配方2	2.3	353	23.6	2.3	105	150	6.2	9.0	32.5	62.6
配方3	2.3	350	23.6	2.2	100	145	6.0	8.9	32.1	61.9

2)出窯熟料巖相結(jié)構(gòu)明顯改觀。從顯微照片可以看出，形成了較多的帶狀阿利特晶體，長寬比較大，達(dá)2．0以上，晶體尺寸10～50μm，并有少量異常大晶體。B礦數(shù)量較少，難見礦巢結(jié)構(gòu)，常見尺寸10～25μm，圓形，大多有雙晶紋。

3)通過采取上述配料方案和工藝操作措施，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，解決了窯內(nèi)結(jié)大球，結(jié)圈現(xiàn)象，提高了窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，不僅綜合利用了我公司自備礦山大量的高氧化鎂石灰石礦產(chǎn)資源，而且使熟料質(zhì)量穩(wěn)定提高，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 應(yīng)用體會

1)MgO過高對熟料產(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1．5 MPa。但只要對配料方案和工藝操作及時作出適應(yīng)性的調(diào)整，是完全可以扭轉(zhuǎn)的。

2)不能在MgO升高過程中一味地降低Fe2O3。

3)在使用高鎂原料時，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。

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