高镁石灰石生产水泥熟料实践

袁 畅

（重庆南桐矿业有限责任公司，重庆 400802）

0 引言

重庆南桐特种水泥有限公司（简称特水公司）自备石灰石矿山存在MgO 含量较高的问题，表皮层石灰石MgO 高达20%，无法作为水泥生产原料，所以另建了一条年产200 万t 的砂石骨料生产线消化表皮层物料，而下层石灰石的MgO含量也高达4%，经过合理搭配开采后基本满足了水泥生产之需。

矿山表皮层及其与合格区域的过度带，质量都较差，各断层及夹层的成分差别也较大，CaO 含量在40%～46%左右，大量使用，就会造成烧成系统热工制度紊乱，窑内结圈、结蛋；水泥后期强度偏低等问题。只有把过渡带等不合格物料与优质石灰石合理搭配成合格原料才能作为水泥生产原料。本文就高镁石灰石生产水泥熟料的实践进行介绍。

1 高镁石灰石的使用及结果

1.1 高镁石灰石的使用

优良矿山不断减少，石灰石开采能否做到最小的剥采比，直接关系到开采成本和水泥质量；表层高镁石灰石虽然用于骨料加工，其下石灰石依含量高的问题，生产的高镁熟料质量波动大，混合材掺量少，水泥进入搅拌站困难。现就使用情况进行统计分析，原材料化学成分见表1，具体配方见表2。

表1 原材料化学分析（单位：%）

表2 调整前的配方和技术参数

1.2 结果分析

（1）对烧成制度的影响。在生产中，随MgO含量升高，出窑熟料结粒变差，结粒明显增大，而且大小不均匀，黄心料较多；工艺上还原气氛明显，“飞砂”严重，窑内通风不畅，长窑皮、结圈起蛋，窑内热工制度不稳定，fCaO 严重偏高，多次出现因大块料和结蛋料而停篦冷机处理，既影响质量，又带来安全隐患，给水泥窑稳定操作带来困难，熟料产量急剧下降；MgO 适当偏高时，能够降低液相出现的温度并增加液相量，降低液相的表面张力，也能促进C2S 对CaO 的吸收，某种程度上也有利煅烧。

（2）对水泥质量的影响。从表2 中可以分析出：随着熟料MgO 含量增加，调制混凝土的用水量增高，28d强度下降明显。同时，高镁熟料强度低，fCaO 偏高，用水量增大，影响熟料组分，不稳定的液相量影响窑况。

2 提升熟料质量的优化措施

2.1 搭配开采控制石灰石中MgO含量

尽可能把熟料中MgO 含量控制在3.0%以内，控制进入均化场石灰石中MgO 含量和CaO 含量，分区域搭配，强化均化效果，适时掌握矿山石灰石变化情况，对每个区域的钻孔料及时分析，适时调整搭配。

2.2 调整配料方案

由原来的2.5～2.6 的硅酸率提高到现在2.6～2.7 的硅酸率，适当采用高SM值配料，以解决MgO 含量高的物料，液相量多，且提前出现，容易出现预热器结皮，窑尾结圈，影响水泥窑工况，影响物料流速、窑内通风，进而影响熟料的产量和质量；适当降低Fe2O3、Al2O3含量，可以控制液相总和，适当提高硅酸盐矿物总和，特水公司将生料配料中加2%鹅卵石降低生料中Al2O3含量和直接降低铁粉配量即可达到目的。

2.3 优化工艺参数

（1）由于MgO 含量影响，液相量过早出现，易形成黏性物料，针对在预热器、窑尾烟室、C5 预热器以及下料管道等处极易结皮引发堵塞的情况，严格控制分解炉出口、烟室和C5 预热器温度。正常情况，分解炉出口温度一般控制在890℃左右，而在煅烧高镁熟料时，控制在860～880℃，将烟室温度由原来的1100℃以上，降低至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，提高了水泥窑的运转率，也保证水泥窑的安全稳定运行，对设备、对人员安全威胁大大减少。

（2）降低入窑生料分解率。把入窑物料分解率由原来的95%以上，控制到现在的93%左右。在生产实践中，常出现因为控制入窑物料分解率过高，造成熟料立升重降低或波动大，熟料过烧或欠烧，质量下降。分析认为，由于分解率过高，即生料预烧较好，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，从而导致熟料立升重降低，熟料实物质量下降。

（3）加强熟料急冷操作。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，确保冷却效果。

（4）调节燃烧器改变火焰形状。调整窑头喷煤管内外风，控制烧成带长度，烧成带过长，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，fCa0 高，升重低。生产过程中，根据实际情况控制一次风量，调节喷煤管内外用风比例，确保煤粉快速燃烧，使火焰缩短，控制烧成带长度，熟料结粒有所改善（见图1）。

图1 实施优化措施后的熟料

3 效果分析

随着上述措施实施，出窑熟料外观质量明显改善，熟料结粒细小均齐，粉粒少，黄块少，升重稳定，熟料颗粒质地坚硬；熟料3d、28d 抗压强度有所提高，3d 抗压强度平均达34.6MPa，较调整前提高0.4MPa,28d抗压强度平均达56.5MPa,较调整前提高了3.8MPa；调整后的配方和技术参数见表3。

表3 调整后的配方和技术参数

从表3中可以分析出：

（1）熟料中MgO 含量控制在3%以内，熟料总体质量都不错。

（2）随着熟料MgO含量的下降，在烧熟烧透的情况下，强度逐步上升。

（3）从煅烧角度看，调整配方解决了窑内结大球，结圈现象，实现了回转窑稳定操作，提高了水泥窑的运转率，不仅综合利用了公司自备矿山大量的高氧化镁石灰石矿产资源，而且使熟料质量稳定提高，取得了较好的经济效益和社会效益。

4 结束语

（1）MgO 过高对熟料质量的影响巨大，每上升1%的MgO，熟料28d 抗压强度降低约2MPa。适当调整配料方案和工艺操作是可以扭转熟料质量的。

（2）立升重K+150℃就是理论计算的烧成带温度，立升重控制在1270±50g/L，比较适合本企业。

（3）分解率不易过高或过低，一般控制在90%～95%比较合适。

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

（5）影响熟料烧成速度的因素主要有：化学成分、烧成温度、反应时间、比表面积；如果化学成分不稳定，就会带来热工的不稳定。因此质量控制要从提高过程稳定性和生料质量上多下功夫。