2500t/d生产线煅烧高镁熟料的生产应用

孙 磊

（四川省兆迪水泥有限责任公司，四川 阿坝州 汶川 623001）

0 引 言

在实际生产过程中，随着MgO含量的升高，出窑熟料结粒明显增大，而且大小不均匀，飞砂严重，黄块较多；大粒熟料外观颜色发黑，但破碎后多数黄心，结构疏松，fCaO严重偏高，升重值大幅度下降，熟料质量明显降低。同时工艺上表现为窑内通风不畅，因强加煤而造成还原气氛明显，长厚窑皮、结大球，窑况明显恶化，窑内热工制度很不稳定，多次出现因大料块和结大蛋而停篦冷机处理。并出现预热器堵塞等连锁反应，给窑稳定操作带来了很大困难，熟料产量大幅度降低，熟料质量受到严重影响。表1为主要工艺配置；表2为原材料的化学成分分析。

表1 主要工艺配置

表2 原材料的化学成分分析（%）

1 原因分析与探讨

经过一年的总结和验证了熟料MgO含量对熟料煅烧和质量的影响。

如果熟料MgO含量偏高（<3.2%），熟料煅烧时，MgO有一部分与熟料矿物结合成固溶体并存在于中间相中，多余的MgO则如同提高了Fe2O3的含量，可降低液相出现的温度并增加液相量，降低液相的表面张力，从而促进C2S对CaO的吸收，有利于煅烧。

如果熟料MgO含量较高（3.0%～4.2%），液相表面张力大幅度下降，含4%MgO时的表面张力为0.51N/m2，迫使其煅烧温度要比正常温度低，煅烧范围要比正常窄，不利于fCaO的吸收和晶体发育。表现在熟料外观结粒细小，飞砂严重。同时，在煅烧方面表现为易烧性好，但烧结范围变窄，操作难度大。

如果熟料MgO含量过高（>4.2%），熟料出现结球严重，窑电流平均达450A以上，频繁出现结大球，冷却破碎之后的熟料大多数为黄块，窑头飞砂严重。我们采取常规的降铁措施，现象不但没有扭转，反而更加恶劣，反常规调整，却有效果。MgO含量>4.2%时，熟料液相黏度增加，使阿利特结晶困难，从而使结粒变大，窑内极易结圈、结蛋。

2 高镁石灰石的应用情况

2.1 控制石灰石Mgo含量

根据国家标准要求以及我公司石灰石品质情况，特制定了熟料中MgO含量的控制指标，内控要求为MgO含量4.5%±0.5%。控制熟料中镁含量，可确保熟料化学指标符合国家标准要求，同时有利于最大限度地利用高镁石灰石，保证矿山石灰石开采量的问题，又做到了善用资源的企业使命。控制熟料中镁含量重点就是抓住入均化堆棚石灰石镁含量的控制，经实际生产经验及反推计算，石灰石镁含量控制范围为3.5±0.3%。根据矿山开采及装车点，我们将矿山分为上中下三个点，集中对每个矿点采样分析，确定其化学成分的波动范围，并在每次爆破后再次采集大量样品分析，制定出三个矿点的搭配破碎比例，由质控处按要求执行，在破碎期间，以不超500t为取样编号进行采样分析，样品采集分为均化堆棚采样和皮带采样，代表性强，能有效反应破碎石灰石的品质情况，根据化学成分，随时对三个矿点的搭配比例进行适当调整，保证了石灰石镁含量长期受控。对布料机进行优化改造，在设计基础上提升了布料机的堆料高度，促使石灰石储量增加了1万吨，石灰石堆棚布料层数达到了400层以上，极大改善了石灰石品质的均匀性，为稳定配料操作和改善熟料质量创造有利条件。

2.2 调整配料方案

生料镁含量过高后，对窑系统的煅烧极为不利，物料很容易在分解炉、烟室等位置结皮，通风影响较大，窑内窑皮极不规则，厚薄不一，且容易结大块起球等，既制约了煅烧，熟料质量也得不到保证。我们通过近一年的摸索和总结，制定出了不同镁含量情况下的配料方案，通过配料方案的优化，以改善高镁对煅烧的制约，取得了明显效果。根据熟料镁含量，我们制定了几种配料方案，在实际生产过程中，取得了良好效果。表3为我公司现用的配料方案。

当熟料MgO含量在＜3.0%时，选用普通国标配料方案。

当熟料MgO含量在3.0%～4.2%时，适当降低了饱和比，有利于镁含量的控制，同时提高AM值。在此种情况下，随着MgO含量的提高，适当降低生料Fe203指标，以增加液相黏度和烧结范围，改善熟料质量和操作的适应性。

熟料MgO含量>4．2%时，熟料率值控制为KH=0.91±0.02，SM=2.9±0.1，IM=1.60～1.70，增加Fe2O3的含量，降低铝率，以降低液相黏度，避免窑内结圈、结蛋，控制飞砂料。表4为不同镁含量配料方案与强度。

表3 配料方案

2.3 优化操作

2.3.1 降低并稳定分解炉出口、窑尾和C5温度，降低并稳定入窑分解率

煅烧高镁石灰石液相过早出现，易形成黏性物料，在预热器、窑尾烟道、C5及下料管道等处极易结皮引起堵塞，针对这些情况，严格控制分解炉出口、窑尾和C5温度。正常生产时，分解炉出口温度一般控制在880℃左右，而在煅烧高MgO熟料时，控制在850℃～870℃，将窑尾温度由原来的1050℃～1100℃降低至l 000℃～1050℃，避免液相过早出现，减少结皮堵塞情况的发生，同时也减轻了窑内结长厚窑皮、结圈。控制入窑物料表观分解率在90%左右，最高不超过94%。在生产实践中，常出现因为入窑物料分解率过高达96%，熟料升重降低，质量下降。分析认为，由于分解率过高，也就是生料预烧较好，使液相提前出现，窑内碳酸盐分解带缩短，固相反应带相应拉长，使化学反应产物活性降低，从而导致熟料升重降低，熟料实物质量下降。

表4 不同镁含量配料方案与强度

表5 煤的工业分析

2.3.2 加强篦冷机操作

熟料急冷，可使熟料中阿利特、贝利特尤其β型C2S晶形稳定，并使液相来不及结晶而形成更多的玻璃体，避免L（液相）+C3S→C3A+C2S的转熔反应；同时也可使方镁石晶体尺寸减小，提高方镁石水化产生应力的分散度，减小因方镁石对水泥安定性的影响。因此，在篦冷机操作过程中，应保持好篦冷机各室合理的压力，特别是一室的压力，调节掌握好篦床速度，并保持一、二室风机用全风，使通过高温料层的风量稳定而充分料层控制900mm～1100mm，确保冷却效果。

2.3.3 调节煤粉燃烧器内外用风控制烧成带长度

烧成带长，物料在窑内更易提前黏结成球，窑况不稳定时甚至形成大球、大块，熟料结粒不均，fCaO高，升重低。生产过程中，根据我公司实际情况提高一次风压，缩短火焰，调节好煤粉燃烧器内外用风比例（不同的燃烧器、煤质和热工制度是不同的），从而确保煤粉快速燃烧，使火焰缩短，控制烧成带长度＜15m。

表6 煤的细度控制

2.3.4 煤质的选择和煤粉细度的控制

煅烧高镁熟料需用高品质高发热量的煤炭，我厂煤烟选择热值≥21736kJ/kg（5200kcal/kg）的煤炭。通过多次实验低于20900kJ/kg（5000kcal/kg）的煤碳在煅烧过程中，用煤量比21736kJ/kg（5200kcal/kg）增加约20%，黑火头较长，长长厚窑皮，窑尾温度高，窑内还原气氛严重。熟料出现黄心料和包裹料。我厂煤粉细度根据挥发分控制。表5为煤的工业分析；表6为煤的细度控制。

2.3.5 生料细度的调整

图1 中控截图

碳酸镁和碳酸钙分解时所需的温度差距较大，碳酸镁分解所需的温度更低，在600℃开始分解，而碳酸钙则需到897℃。碳酸镁出现液相的温度比碳酸钙分解所需的温度也低，因此容易出现对碳酸钙的包裹，造成生料在分解炉、C5、咽室等结皮。在实际生产过程中，为了减少碳酸镁提前出现液相对生料的包裹，随着生料镁含量的增加，我们逐步放宽对生料细度的控制，镁低于3.0时，料比较耐火，0.08mm细度控制在22%以内，随着镁的增加逐步放宽，当生料中镁达到3.2%时，生料细度放宽到28%，能有效的减少物料在分解炉等处的结料现象。图1为中控室截图。

3 应用体会

（1）MgO过高对熟料产质量的影响巨大，每上升1%的MgO，熟料28d抗压强度降低约1.5MPa。但只要对配料方案和工艺操作及时作出适应性的调整，是完全可以扭转的。

（2）不能在MgO升高过程中一味地降低Fe2O3。

（3）在使用高镁原料时，必须采用高品质烟煤，否则将更加恶化窑情。

（4）在回转窑操作中，应控制烧成带长度，适当降低窑尾、分解炉出口温度等工艺参数，控制熟料结粒，实现急冷煅烧。

4 结 论

不断的进行摸索和调整各项参数，熟料质量没有因为高镁而降低，反而合理使用，即可降本石灰石的开采成本，降低煤耗，对熟料也有一定程度的提升，高镁石灰石完全可以使用。在使用中发现熟料的易磨性和强度都有明显的改善，熟料小磨时间提高了10min，熟料3d强度由30.1MPa提高至33.5MPa，28d强度由原来的54.3MPa提高至58.8MPa。因熟料强度的提升，熟料掺比P·C32.5R由原来的59%下降为55%，P·O42.5R由原来的83%降至79%。水泥磨电耗由原来的34kWh/t降至30.2kWh/t。水泥磨台时产量提高10t/h以上。使用高镁石灰石，降本了我公司的生产成本，提高了熟料强度。