用钢渣替代劣质硫酸渣进行生料配料的生产实践

2013-12-18□□

建材技术与应用 2013年3期

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(智海企业集团有限公司榆次水泥分公司，山西晋中 030600)

引言

我公司两条2 500 t/d熟料生产线投产至今已有8年时间。由于公司石灰石矿山存在先天不足，石灰石原料主要依靠外购。长期以来，外购石灰石中Al2O3含量偏高且不稳定，硅质原料砂岩中SiO2含量在78%～83%范围内波动，铁质原料使用附近炼金厂的硫酸渣，Fe2O3含量偏低，仅为20%～24%，采用这3种原料配料经常导致生料中Al2O3含量偏高，熟料中的液相量增加。液相量过高不仅导致熟料产质量下降，而且使篦冷机及熟料皮带输送机等设备受到损害，影响设备的使用寿命和设备运转率，而且对后续的水泥粉磨过程也有很大的影响，甚至还严重影响到水泥产品的适应性。

熟料中液相量高、C3A含量高的危害主要表现在以下几个方面：

(1)造成窑内液相过早出现，易结蛋、结圈，操作不当时容易长厚窑皮，影响窑的安全稳定运行和产量的提高。

(2)严重影响熟料的冷却效果，易造成出篦冷机熟料温度过高。

(3)对篦冷机、皮带机等输送设备的安全运行造成危害。

(4)熟料中C3A过高，造成水泥水化热过大，易引起大体积混凝土开裂。

(5)由于熟料温度高，易磨性差，水泥磨的台时产量降低，磨内温度高易造成糊球、糊段，严重时还会造成石膏脱水，致使水泥出现急凝、需水量增大等现象。

(6)生产出的水泥与混凝土外加剂的适应性差。

多年来，我公司技术人员为解决熟料硅率偏低、C3A含量过高的问题，进行过多种尝试，如选用破碎石灰石选矿设备、使用铁矿石替代低品位硫酸渣、用高品位的硅质材料-玻璃厂尾矿石英砂全部或部分替代砂岩配料等措施，但由于各方面原因收效甚微，最后决定用钢渣替代硫酸渣进行试生产，现将生产方案和使用效果介绍如下。

1 原材料化学成分

各种原材料的化学成分见表1至表4。

2 钢渣替代硫酸渣后的配料方案

确定钢渣完全替代硫酸渣后的率值为：KH=0.92±0.02，n=2.6±0.1，p=1.5±0.1。

熟料矿物组成设计方案见表5。

3 生产过程控制

3.1 过程质量控制

(1)严把进厂砂岩和原煤的质量关，严格按公司规定的《原燃材料进厂管理办法》进行质量控制，并做好原煤的均化搭配工作。

表1 外购石灰石的化学成分 %

表2 砂岩的化学成分 %

表3 硫酸渣的化学成分 %

表4 钢渣的化学成分 %

表5 熟料矿物组成设计方案 %

(2)针对钢渣含铁量高、硬度大的特点，为防止硬质块状钢渣损坏辊压机辊面，在上料篦子上增加筛分装置，钢渣通过筛分装置进入原硫酸渣输送皮带，进入硫酸渣配料库。

(3)为了避免含铁量较高的铁质物料进入磨机和辊压机，各配料站每小时要巡检一次除铁器，并及时清理铁质物料，确保除铁器处于正常运行状态。

(4)加强原料磨的操作管理，发现异常及时处理，确保磨机正常运行。

3.2 过程操作控制

(1)为降低熟料的液相量，配料时尽量提高熟料的硅率，钢渣全部替代硫酸渣配料，率值严格按设计指标控制。

(2)优化工艺操作参数。为减少预热器结皮，严格控制分解炉出口温度≤870 ℃，在确保f CaO含量和熟料KH值正常的情况下，尽量减少窑头用煤量，窑尾温度≤1 030 ℃。

(3)在均化库库位允许的情况下，尽量增大生料投料量至215 t/h以上，并根据窑内情况，适当提高窑速，严格控制窑电流在600 A以下。

(4)各班要统一操作，班班要勤动喷煤管，避免窑内结厚窑皮或结圈现象的发生。

(5)在不影响窑煅烧的情况下，适当放宽出磨生料的细度，0.08 mm筛余可放宽至14.0%以内。

4 生产过程中出现的问题和解决办法

4.1 生产中出现的问题

(1)由于钢渣的易磨性比硫酸渣差，1号线两台生料磨和2号线生料辊压机的台时产量均有所下降，导致生料供应不足，这就对生料粉磨系统的连续运转提出了更高的要求。

(2)使用钢渣配料后4级和5级预热器锥体及下料管结皮频率加大，窑尾烟室结皮较严重，窑内从窑头方向向后27～42 m位置易长副窑皮，正常运行中采用测温枪检测筒体表面温度为230～250 ℃，停窑时进窑检查，这段筒体窑皮厚度在70～110 mm，对窑内通风造成影响。

(3)窑前火焰发混，有憋火现象，用看火镜现场看火，火焰发白，且时有正压发生。

(4)熟料外观颜色正常，但黄心咖啡色料增多，对水泥的颜色有影响。

4.2 解决办法

(1)为解决使用钢渣配料后窑生料供应不足的难题，对生料磨进行了改造。改造前，Ф 3.8 m×(2.5 m+8.5 m)烘干兼粉磨系统磨机Ⅰ仓为烘干仓，Ⅱ仓、Ⅲ仓为破碎仓、研磨仓，磨机台时产量在100 t/h左右，出磨生料0.08 mm筛余在13.0%以内。考虑到使用钢渣后，入磨物料综合水分降至3.0%以下(进厂钢渣的水分为3.2%，进厂硫酸渣水分为13%～15%)，改造时将Ⅰ仓烘干仓扬料板改为提升衬板，并加研磨体，烘干仓改为初破仓，Ⅱ仓、Ⅲ仓仍为破碎仓、研磨仓，磨机运行过程中继续使用窑尾热风。另一方面因生料易烧性变好，将出磨生料细度0.08 mm筛余放宽至16.0%之内后，单台磨机台时产量提高到118 t/h左右，两台生料磨产量共提高约36～40 t/h，解决了入窑生料供应不足的难题。

(2)使用钢渣后，对工艺参数虽进行了优化，但预热器结皮现象仍较严重，通过对系统进行全面分析，认为配料方案较为正常，主要原因是操作方面的问题。然后从以下两方面进行了改进：一是将熟料中f CaO严格控制在0.8%～1.5%，绝不允许有f CaO过低的熟料形成，熟料KH值由0.92±0.02提高至0.925±0.02；二是加大窑尾用风量，高温风机转速由755 r/min提高至780 r/min，C1出口负压由5 400 Pa提高到5 600 Pa左右，窑速由3.7 r/min提高到3.9 r/min，投料量由210 t/h提高至218 t/h。经过调整后，系统趋于正常，结皮、结圈现象明显减少，熟料产质量得到了提高。