白水泥生产中的技术创新

杜继平，杨广瑞

白水泥生产中的技术创新

Technological Innovation in White Cement Production

杜继平1，杨广瑞2

阿尔博安庆白水泥有限公司年产40万吨熟料/白水泥，日产量为1300t，最大达到1500t，年最大白水泥熟料产量达到46.5万吨、白水泥60万吨，已成为世界最大、工艺过程最先进的一条白水泥生产线。

1 白水泥技术创新

1.1 石灰石一次水洗两段破碎三次筛分技术

为使原料中的Fe2O3降至足够低，必须对石灰石进行水洗，以去除开采运输过程中粘附在石灰石表面的粘土等含铁量高的杂质。本系统石灰石Ⅰ段破碎为颚式破碎机，Ⅱ段破碎选用锤式破碎机。在一段破碎后石灰石经三次筛分，一次、三次筛分为直线筛，二次筛分为回转筛并加水洗,采用滚筒式连续清洗技术，并且对清洗用水进行沉淀循环利用，具有清洗干净、用水节省的特点，这样可以确保尽量不含杂土的纯净石灰石入厂。

1.2 生料制备干湿法结合技术

白水泥生产用硅质原料采用石英砂加叶腊石，为了提高其反应活性，需要将其单独粉磨至45μm筛筛余＜3%的细度，而如此细粉含有大量的SiO2，会对工人的健康造成危害，因此叶腊石经过颚破加辊压机两段破碎后，入两台并联的湿法磨单独粉磨。采用湿法球磨，粉磨后的叶腊石料浆经过泵送进入生料辊磨中。为了减少粉磨过程中混入Fe2O3，湿法磨内采用橡胶衬板和卵石研磨体。石灰石等其他原料采用中材装备粉体公司的TRM3131辊磨粉磨，利用辊磨烘干能力强的特点，将叶腊石料浆在辊磨内与其他原料混合、烘干，出磨生料水分、产量及细度均可满足白水泥的生产要求。由于生料制备过程中采用干、湿两条线分别粉磨，生料成分控制及辊磨内物料烘干，是设计中的难点。

1.3 白水泥熟料的漂白及熟料冷却热回收技术及装备

熟料出窑后入漂白机喷水急冷，之后再进入一台篦式冷却机。在一般白水泥生产线中出窑熟料只进入漂白机喷水急冷到100℃左右，出漂白机熟料经输送设备运走，由于白水泥熟料水淬过程中熟料全部显热已变成水蒸气蒸发无法回收，造成白水泥烧成热耗要比普通硅酸盐水泥高出很多。该生产线在漂白机内控制水淬后熟料温度在～600℃，出漂白机入篦冷机二度冷却，至100℃以下排出。这样在篦冷机内白水泥熟料部分显热得到回收，出篦冷机～200℃左右废气用于回转窑窑头二次风和分解炉三次风，篦冷机完全实现无余风排放，出冷却机熟料冷却至32℃＋环境温度以下。漂白机内喷水产生的水气经过热交换器将热量传给被加热的热空气供煤磨系统烘干使用，剩余的含尘水气通过窑头电收尘器净化处理后排放。窑头熟料冷却系统极其复杂，其工艺过程见图1。

1.4 熟料烧成预分解技术

为满足白水泥生产技术要求，自主开发了独特的熟料烧成预分解系统，窑尾预分解系统采用单列五级旋风预热器和TTF三喷腾分解炉，喂料可实现四、五级切换，出预热器废气用于生料辊磨烘干，特别是回转窑、分解炉要适应较低二、三次风的设计要求。从理论计算当入窑生料从C2～C1级旋风筒连接管道喂入时（即五级预热），出C1级旋风筒废气温度控制在380℃，可满足生料辊磨内生料水分≤15.0%时的烘干要求；当生料粉磨物料水分波动较大，生料水分在15.0%～16.5%时，需控制入窑生料从C3～C2级旋风筒连接管道喂入（即四级预热），此时出C1级废气温度可提高到420℃，也能满足生料烘干要求。出生料辊磨废气经一级旋风收尘器后最终入大型袋收尘器收尘后外排，当生料辊磨停止运转时，出C1级旋风筒废气要通过C1级旋风筒至高温风机的大风管有一段管道喷水雾降温后才能入袋收尘器。烧成系统工艺流程见图2。

图1 窑头熟料冷却系统工艺过程示意图

1.5 窑尾取消增湿塔，采用管道喷水技术

为了节省建设投资，考虑到增湿塔的使用效率不高，在设计中取消了增湿塔，用管道喷水系统替代。当生料辊磨与回转窑同步生产时没有问题，但由于生料辊磨能力为120t（干基）/h＞窑尾喂料量，生料辊磨相对于回转窑运转率只有75%左右。在出C1级旋风筒管道中将管道扩径到ϕ2800mm，安装管道喷雾增湿降温，替代了增湿塔功能，以保证窑尾大布袋收尘器安全工作。

1.6 水泥粉磨和包装

水泥粉磨衬板和研磨体要满足白水泥要求，采用球磨及高耐磨衬板和研磨体，可充分保证水泥的白度达到优质要求，白水泥熟料细粉多，水泥磨要适应这一特殊性能。白水泥包装要具有灵活性，除成品水泥有1.0t大袋包装外还增加了1.0t熟料大袋包装设备。根据白水泥销售需要，在同一台水泥包装机上可分别实现50kg、40kg和25kg纸袋包装要求。

1.7 节能降耗技术

白水泥生产过程中，大都采用水泥熟料用水急冷漂白的工艺，用以提高熟料白度，水泥熟料出窑后在漂白机内一淋到底，直到熟料温度＜100℃。白水泥熟料出窑口＞1300℃，经水淬急冷熟料成分中微量Fe2O3得到还原，铁铝酸盐以C6AF2形式出现，快速凝固使杂色离子固溶于玻璃相中起到熟料漂白作用。上述水淬过程实际上只需要在1300℃急冷到550～600℃范围内，在550～600℃以下熟料中矿物结晶已结束，过多淋水已无漂白作用，反而会使白水泥熟料变韧难磨。

由于白水泥生产工艺需要，出窑熟料水洗漂白后，熟料中湿热变成水蒸气全部损失掉，烧成热耗比普通硅酸盐水泥至少高30%以上，目前国内小型白水泥厂熟料烧成热耗大都在6207kJ/kg以上，世界上较先进的白水泥熟料烧成热耗也大都在5225kJ/ kg以上。该生产线设计中充分考虑了节能降耗，对白水泥烧成系统中的废热、废气予以充分利用：

（1）预热器出C1级旋风筒废气（380℃左右）用于生料粉磨烘干介质。

图2 烧成系统工艺流程图

（2）在以往白水泥生产中，没有任何热量回收，使用入窑二次风和分解炉三次风全部为冷空气。本次设计使出窑熟料经漂白机水淬后，控制熟料的温度在550～600℃进入篦冷机，出篦冷机200℃以上的废气用于窑头二次风和分解炉三次风。由于提高了二次风和三次风温，节约了燃料损耗，加快了燃料燃烧速度，有利于回转窑稳定运转。

（3）在漂白机内熟料淋水后生成了大量水蒸气，设计中将这部分350～500℃过热蒸气抽走后，经过一台热管热交换器将冷空气预热到200℃以上，用于煤磨（辊磨）烘干。

综上所述，该生产线最大限度地利用了能源，白水泥熟料烧成热耗为4890kJ/kg，达到目前国际上先进水平。

2 运行效果

阿尔博安庆白水泥有限公司年产40万吨熟料/白水泥生产线于2009年12月4日生产出首批合格的白水泥熟料。该生产线自投产以来，生产情况良好，从运行情况看已经全面完成或超过合同规定的各项技术经济指标。白水泥性能稳定、质量上乘，各项指标均达到或超过国家标准特级白水泥指标。2010年1月至2010年11月，共生产白水泥熟料24万吨，企业实现产值1.2亿元。

该生产线设计及系统考核的主要技术经济指标见表1。

白水泥熟料热耗较老生产线的6270kJ/kg，降低约1380kJ/kg，每吨熟料节约标煤42.86kg，按平均产量1400t/d和每年运转320d计算，每年可节约标煤约19200t。水泥厂用回转洗矿机，辊压机细碎及湿法砂磨，干湿混合原料粉磨，白水泥二段漂白冷却及二三次风供给等技术和设备的开发在国内属首创，技术领先。从安庆阿尔博白水泥有限公司实际生产情况来看，其主要车间工艺流程目前处于世界先进水平，经济技术指标先进。■

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2012-07-16；编辑：吕光