合理利用高镁质石灰石生产优质熟料

2019-08-27徐田波

四川水泥 2019年7期

徐田波

（喀什天山水泥有限责任公司，新疆喀什 844000）

我公司石灰石矿山有四条矿脉，分别注为1#矿脉、2#矿脉、3#矿脉和4#矿脉，在开采勘探过程中，检测见3#矿脉石灰石中氧化镁含量较高，为了综合开采合理利用，要充分利用高镁石灰石，我们采用低镁石灰石与之搭配使用，把高镁石灰石合理消化掉，为企业提高效益，实践出真知，我们不断调整配料方案，优化煅烧操作等措施，取得了一定的成效。

1 正常生产时，入窑生料及出窑熟料MgO 含量变化情况对比分析

此次熟料配料方案采用了KH=0.90±0.02、n=2.6±0.1、P=1.40±0.1。生料、熟料化学成分、率值及矿物组成的详细数据如下：

入窑生料成分表1

熟料化学成分表2

2014年6-8月，为及早获得矿山开采许可证，需搭建开采平台，对3#矿山进行爆破搭建平台，3#矿山的石灰石氧化镁含量较高，开采后废弃，成本流失损失太大，我们在公司领导的倡议下，搭配低镁石灰石，合理利用高镁石灰石，起初石灰石搭配不均匀，造成进厂石灰石氧化镁急速上升，氧化镁从1.0%上升到6.%，且波动较大，入窑生料中的MgO 达到2.5%，由于使用高MgO 石灰石经验不足，配料方案和熟料煅烧操作都没有及时作出调整，造成窑况长时间不正常，烧出熟料游离氧化钙较高，熟料强度降低。

2 高MgO 石灰石对熟料煅烧的影响

入窑生料中MgO 含量上升导致了出窑熟料结粒明显增大，且粗细不匀，飞沙严重。同时，也会发现窑内结圈结蛋频繁，从液相量上看，由于生料成分变化不大，主要液相量由三氧化二铝和三氧化二铁提供，再氧化镁含量上升后，相当于增加了液相量，同时在加大了MgO 的含量后，使得熟料出现液相量的温度有所下降，增多了熟料低温液相量，减小了液相的粘度，造成过渡带存在大量的液相，熟料不仅提早结粒，并且结粒不断变大，当大颗粒到达烧成带之后，增加了热量由表面到内部所要的时间，但是预分解窑中的物料速度又比较快，物料停留在窑中的时间比较短，熟料不容易烧透，就会造成黄心料，熟料游离氧化钙升高，为了降低熟料游离氧化钙，中控窑操就会降低窑转速，延长煅烧时间，来达到降低熟料游离氧化钙，但这样的做法有适得其反，更加恶化了窑况，此时应适当降低熟料中的液相量，提高硅酸率，降低熔剂矿物，用高MgO 提供的液相来补充降低减少的液相量，从而使熟料中的液相量达到均衡，来保证窑的煅烧。其次，利用高镁石灰石，生料易烧性变好，相应降低了液相出现的温度，分解炉温度还在正常控制的温度下，窑尾烟室以结皮积料，应适当降低分解炉出口温度。

3 使用高镁石灰石对熟料质量的影响

我公司4000T/d 新型干法生产线是φ4.6×72M 中空窑，在没有使用高镁石灰石之前，出窑熟料基本稳定，三天强度在28-31 兆帕，28 天抗压强度在55.0 兆帕，搭配使用高镁石灰石之后，氧化镁和氧化铁和量增加，液相粘度降低，易烧性得到改善，是烧结范围变窄，不利于游离氧化钙的吸收和各种矿物晶体的发育，窑易结圈，窑电流比正常生产时大幅度上升，物料被带起的高度增加，为了降低烧成温度，可通过降低头煤用量来降低窑内热力强度，但随着窑头用煤量的减少，窑内热焓降低，出窑熟料结构疏松，游离氧化钙升高，熟料强度下降较明显，而把熟料中的MgO2 从1.5%变为3.8%时，出窑熟料3 天强度降为25-28 兆帕，下降3 个兆帕，熟料28 天抗压强度下降为51.8 兆帕，下降3.2 兆帕。通过实践得出，随着石灰石中氧化镁含量的上升，熟料强度逐渐下降，以此可以提高生料中SM 和KH，相应提高熟料中的硅酸盐矿物，提高熟料强度。

4 采取的措施

为提高熟料质量和煅烧操作，尽可能降低石灰石原料对操作煅烧的影响，生产出优质熟料，再生产过程中采取了一系列措施，取得了较好的成果，具体如下：

4.1 合理搭配高镁石灰石并严格执行以稳定配料

从石灰石进厂和石灰石搭配上严格把关，可以进一步使熟料中氧化镁含量稳定。同时，要求料场管理员将不同品位的石灰石分开堆放，原料进料工按照化验室下达的进料单比例进行搭配入库，保证均化原料，稳定入窑生料中的氧化镁含量，从而为熟料煅烧提供充足的有利条件。

4.2 调整配料方案

随着氧化镁含量的逐渐升高，明显感觉到熟料结粒粗大，窑内易结球，煅烧困难。为此，按照熟料各相能以固溶体形式吸收的氧化镁在2.0%左右，根据氧化镁高相当于提铁这一理论，我们对配料方案做出了及时的调整。同时，整个过程在基于KH 稳定的情况下，提高SM 来降低熟料形成时的液相量，这样有利于改善易烧性，也防止了液相量大、对窑造成不利影响的难题；而提高IM 值，则增加了液相粘度，对减轻窑内结球，控制飞砂料有一定效果。

4.3 加强岗位管理，降低出磨细度

碳酸盐在分解过程中，生料细度是影响其分解的重要因素。一般来说，生料颗粒直径越小，则比表面积越大，传热面积越大，从而使分解速度加快。。因此，生料颗粒均匀，可以加速碳酸盐的分解，特别是生料中结晶硅较高时，一定要降低生料细度，使生料中结晶氧化硅粒径降低，有利于熟料煅烧，因碳酸钙分解后形成多孔的氧化钙，是靠氧化硅向氧化钙的孔内移后进行反应的，大颗粒的氧化硅更容易形成瘤状、带状的C2S，再生料饱和比偏高的时候，既使形成了C3S，结晶也比较粗大，游离氧化钙更易形成，通过降低生料细度和加强辊压机操作工的操作，控制生料细度在15%以内（正常控制指标在20%以内），提高了生料易烧性。

4.4 严格执行薄料快转制度，提高窑的快转率

因我公司窑长度为72M，所以物料在窑内有足够的停留时间，可以有效提高物料的热交换率，从而适当降低要内的填充系数，窑运行采用稀料快速燃烧，正常给料量为300 吨/小时，窑速控制在3.4RPM 以上。充分提高了窑内换热和翻料的数量，减少了材料的粘结，有利于形成C3S 和换热。同时，稀料的快速旋转也相对降低了窑内物料的装填率，降低了窑内通风阻力，促进了粉煤灰的煅烧。这样，在保证煅烧正常的条件下，每一级都力求使窑速保持在较高的速度。严禁使用慢窑料。顶火被强制燃烧，降低了窑内球和结圈的可能性。

5.加强生料入窑分解率和窑尾温控制，实现低温煅烧。

碳酸盐分解是吸热反应。纯碳酸钙分解所吸收的热量为每公斤1645j/g，为890度，是熟料形成过程中消耗最多热量的一个过程。因此，提供足够的热量可以使碳酸盐的分解速度提高。而物质温度上升到900 度时，碳酸钙的分解反应会快速进行。分解时间缩短，温度过高，会增加废气的温度和热量消耗。预热器结皮堵塞的可能性大，氧化镁正常的时候，分解炉温度在870-880℃左右，入窑的分解率控制在90%左右。煅烧高美料后，分解炉炉的温度应控制在840-850°C，窑的分解率控制在87%左右。这可以防止系统因分解率高而结皮，并适当减少窑内使用的煤量。将窑尾温度由原来的1100°C 降低到1050°C 左右，严禁用大火，避免因煤燃烧不完全而造成窑内还原气氛，使窑系统保持低温煅烧状态。它可以缓解氧化镁含量高导致烧结区狭窄、操作困难的情况，也可以减少窑皮厚的形成和窑内结圈的问题。

（1）重视篦冷机的操作，提高二、三次风温，加速熟料冷却。

在操作中要尽量控制好篦冷机料层厚度，降低出篦冷机熟料温度和废气温度，提高入窑二次风温和入分解炉三次风温，保证窑内火焰通畅和煤粉在分解炉内完全燃烧；篦冷机料层厚度控制在适当的范围内，可有效保证窑内二次风温度在1050℃左右，三次风温度控制在900℃左右，从而提高了煤粉的燃烧速度和温度。燃烧区和提高热回收能力。另外，控制篦冷机料层的厚度可以加快冷却速度。使熟料中C3S 和β-C2S 晶形稳定，产生更多的玻璃体，避免L（液相）+C3S→C3A+C2S的转熔反应，同时也有利于形成小晶格的氧化镁矿物，提高氧化镁在液相中的溶解度，减少方镁石对水泥安定性的影响。

（2）加强对喷煤管的调节

在高镁石灰石的燃烧过程中，根据实际情况对喷煤管道进行了调整，通过调整一次风压和喷煤管胴体，以及直流风和轴流风阀开度，确保火焰强而有力，不扫窑皮，烧带温度逐渐升高，窑皮结构大大改善，热系统稳定。当窑体出现环形迹象时，及时移动喷煤管，改变喷煤管燃点的位置。使其在冷热交替的情况下，不容易形成结圈。此外，根据窑况，调整了喷煤管内外风的蝶阀，使火焰形状稳定，避免了火焰形状不稳定引起的窑皮异常问题。

（3）提高高温风机的转速

提高高温风机转速可提高分解炉的气固比，降低固相浓度，保证分解炉内物料分布均匀，加强窑内通风，防止还原气氛产生。此外，由于氧化镁含量高，窑尾烟室和分解炉的收缩容易发生，影响烧蚀，因此应定期清理烟室和分解炉的缩口，防止窑尾烟室的外壳阻碍窑的通风，进而产生窑内的还原气氛。