万吨线应用生料矿化催化剂提高窑磨台时的实践

2021-09-01聂宝建王爱丽徐志超刘铁

江苏建材 2021年4期

关键词：岩相生料熟料

聂宝建，王爱丽，徐志超，刘铁

（徐州中联水泥有限公司，江苏徐州 221011）

0 引言

生料矿化催化剂技术以促进石英的晶型转变，提高固相反应速率及C2S转化率为目的，主要作用机理是利用其含有的高效矿化物质和多种微量元素（高效硅酸盐催化元素），改善生料的易磨性和易烧性，从而达到提高窑磨台时、改善产品质量的目的。

经过初期试用数据分析，生料矿化催化剂确有一定的提高磨机台时的作用，但是对于不同的物料，其作用效果并不一致，其作用的发挥与生料组成及催化剂用量密切相关。

1 主要设备

主要设备及型号见表1。

表1 主机设备及型号

2 应用前状况

近年来，徐州中联水泥有限公司大力发展工业废渣综合利用技术，在生料配料中引入煤矸石、湿排粉煤灰，替代高铝铁矿石等铝质原材料，同时加强了对水泥窑协同处置污染土技术的研究，年均污染土处理量近25万t，具有显著的经济和社会效益。

各种工业固废的利用加之石灰石品位的降低，也对生产造成一定的影响。固废中含硅量普遍超过45%，导致物料易磨性差、原料磨台时偏低、工序电耗高。同时，由于大量结晶硅的存在，磨机筛余物中存在较大部分结晶硅。大量粗颗粒结晶硅造成窑内矿化反应慢、烧结反应不彻底、熟料游离钙易跑点、回转窑台时低、吨熟料工序电耗高、熟料强度低。

3 应用过程

3.1 试用

2020年4月在二线开始试用，在生料制备中掺入万分之四的生料催化剂。催化剂经计量后由石灰石皮带秤上加入，实际掺加量根据生料磨台时自动调整，催化剂添加见图1。

图1 催化剂添加

加入催化剂前后原料磨生产数据对比见表2。通过表2可以看出，使用催化剂后两台磨机台时产量分别提高了3 t/h和14 t/h，工序电耗分别下降0.67 kw·h/t和1.38 kw·h/t。但是3号磨提产效果较4号磨相差较大，具体原因是由于石灰石库下料时产生离析，导致3号磨入磨粒度较细，而4号磨入磨物料粒度较粗，表明生料催化剂在改善粗颗粒物料易磨性方面的作用要强于细颗粒物料。

表2 原料磨生产数据对比

加入催化剂前后生产数据对比见表3，由表3可知，使用催化剂后C1溜管温度较使用前明显下降，预热器系统出口温度也随之下降，但窑电流和二次风温均有上升，说明熟料烧成温度较高，烧结反应比较彻底，篦冷机冷却效果改善，热回收效率提高，为煤耗降低创造了有利条件。窑台时上升14 t/h，一方面与催化剂的使用有关，另一方面也与4月份窑无故障运行有关，3月份窑因故障停机一次，影响了台时发挥。

表3 2号回转窑生产数据对比

加入催化剂前后熟料质量对比见表4，由表4可知，使用催化剂后可适当提高熟料饱和比指标，有利于提高C3S含量，熟料早后期强度均有不同程度的提高，有利于降低水泥生产成本。在生产中发现使用催化剂时熟料硅率不宜过低，硅率小于2.50时其改善易烧性的作用不明显，硅率在2.55～2.60时窑况最稳定，所生产熟料结构致密、断面有光泽。

表4 熟料质量对比

3.2 两条线推广

根据4月份在二线上的试验结果，一线在6月中旬检修结束后开始使用生料催化剂。由于一线使用煤矸石代替高铝铁矿石配料，窑尾结皮较多，使用催化剂后，降低了入窑物料温度控制指标，窑尾结皮量有所降低。

2020年6月一线完成检修投料开机，直到12月库满停窑，连续运行近6个半月，从停窑后系统结皮和耐火材料的检查情况来看，运转到春节没有问题。二线自2020年9月开机以来，直到2021年6月仍在运转，已连续运行近9个月。目前窑胴体最高温度402℃，预热器系统压力正常，预计运转到7月底8月初再行检修。

生料磨全年生产数据对比见表5，根据统计数据对比，生料催化剂对细颗粒物料易磨性无改善作用，与4月份试用结果一致。

表5 生料磨全年生产数据对比

回转密全年生产数据对比见表6，由表6可知，一线使用煤矸石配料，有一定的节煤效果，结合催化剂使用，标准煤耗下降较多。

表6 回转窑全年生产数据对比

使用催化剂后，生料配料采用“两高一中”配料方案，即高饱和系数LSF、高硅率SM、中铝率IM。全年熟料质量对比见表7，根据统计数据对比，采用“两高一中”配料方案后，提高了熟料后期强度。由于徐州中联水泥有限公司石灰石品位不高，氧化钙含量平均45.63%，同时搭配2.7%的污染土壤，采用“两高一中”配料方案后，生料配料时石灰石比例提高近1.5%个百分点，降低了校正原料的用量，配料成本有效降低。