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四組分配料在窯外分解窯的應(yīng)用

確山水泥廠是700t/d帶RSP分解爐的新型干法水泥企業(yè),主機(jī)有:Φ3m×48m回轉(zhuǎn)窯1臺(tái),Φ3.2m×10m中卸烘干生料磨1臺(tái),Φ2.4m×13m閉路循環(huán)水泥磨2臺(tái),設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)熟料21萬(wàn)t,水泥24萬(wàn)t。自1993年6月建成投產(chǎn)以來(lái),熟料質(zhì)量一直不太穩(wěn)定,強(qiáng)度忽高忽低,不能大批生產(chǎn)525P.O水泥,嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展。為此,我們嘗試在生料中摻入砂巖進(jìn)行四組分配料,探索提高熟料質(zhì)量的途徑。

1  試驗(yàn)的理論設(shè)計(jì)
 
1.1  現(xiàn)狀分析
   
 經(jīng)過(guò)初步分析論證,認(rèn)為我廠熟料強(qiáng)度低固然有多方面的原因,但關(guān)鍵在于生料中SiO2含量偏低,生料硅酸率n偏低,導(dǎo)致熟料硅酸率n提高不上去,一直徘徊在2.0～2.2之間,熟料硅酸鹽礦物合量小于72%。其次,粘土中有害成分含量偏高,使五級(jí)懸浮預(yù)熱器結(jié)皮、回轉(zhuǎn)窯結(jié)球結(jié)圈等頻繁發(fā)生,嚴(yán)重影響了熟料產(chǎn)、質(zhì)量的提高。
 
1.2  試驗(yàn)方案
   
 針對(duì)上述現(xiàn)狀,我們采取在磨制生料時(shí)摻入砂巖的辦法進(jìn)行四組分配料,來(lái)提高生料中SiO2含量,進(jìn)而提高生料和熟料中的硅酸率n,降低熟料中的有害成分,改善預(yù)分解窯煅燒狀況,提高熟料質(zhì)量。
   
結(jié)合我廠實(shí)際,我們提出兩種試驗(yàn)方案:
   
1)用石灰石、砂巖、粘土和硫酸渣進(jìn)行四組分配料,試驗(yàn)時(shí)間為1998年1～2月。
   
 2)用石灰石、砂巖、粉煤灰和硫酸渣進(jìn)行四組分配料,試驗(yàn)時(shí)間為1998年3～4月。
 
1.3  新增工藝設(shè)備
   
 由于我廠在一線設(shè)計(jì)時(shí)未考慮預(yù)留倉(cāng)(或空間),為使試驗(yàn)順利進(jìn)行,我們決定把石灰石倉(cāng)隔開(kāi)一部分作砂巖倉(cāng),單獨(dú)計(jì)量,以確保四組分配料的準(zhǔn)確性。
 
1.4  配料方案
   
根據(jù)我廠四年來(lái)生產(chǎn)、工藝及質(zhì)量情況,參照一、二線配料設(shè)計(jì)方案,確定四組分配料方案熟料三率值控制指標(biāo)為:
       
KH0.88±0.02,n2.60±0.10,P1.50±0.10
    砂巖在生料中摻入比例為:4%～7%
   
由于我廠洪虎山砂巖強(qiáng)度較大(達(dá)173MPa),不能滿足正常生產(chǎn),我們采取焙燒后的砂巖作試驗(yàn)材料。原材料化學(xué)成分見(jiàn)表1。
表1  原材料化學(xué)成分       %

項(xiàng)目

Loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

Cl-

石灰石

40.10

5.56

1.64

0.78

48.08

2.36

0.12

0.35

0.21

0.003

砂巖

0.21

98.20

0.74

0.47

0.11

0.24

0

0.10

0.02

0.006

粘土

5.65

67.07

14.51

5.46

0.99

1.41

0.02

2.21

1.26

0.006

粉煤灰

6.48

53.88

27.73

7.16

2.08

0.66

0.69

0.96

0.42

0.006

硫酸渣

2.84

18.43

3.02

65.08

3.71

2.49

1.40

0.85

0.15

0.010

　

2  試驗(yàn)前后的數(shù)據(jù)對(duì)比
   
 經(jīng)過(guò)四個(gè)月的生產(chǎn)試驗(yàn),我們采取摻加砂巖的四組分配料方案在生產(chǎn)中取得了明顯的效果。
 
2.1  工藝方面
   
熟料硅酸率n明顯提高,有害成分含量下降(其中方案Ⅱ較方案Ⅰ少),回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈、結(jié)球、黃心料等現(xiàn)象減少,大窯運(yùn)轉(zhuǎn)率高達(dá)93%,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量超過(guò)設(shè)計(jì)能力,熟料產(chǎn)量由27.5t/h提高到31.5t/h,見(jiàn)表2～4及圖1。
    窯內(nèi)通風(fēng)狀況明顯好轉(zhuǎn),還原氣氛減弱,燒成帶溫度提高,熱工制度穩(wěn)定。
表2  試驗(yàn)前后生、熟料率值對(duì)照

項(xiàng)目

生料

熟料

KH

n

P

KH

n

P

試驗(yàn)前

1.005

2.50

1.59

0.883

2.12

1.82

方案I

1.008

3.24

1.37

0.885

2.65

1.60

方案Ⅱ

1.012

3.29

1.35

0.889

2.68

1.57

　
表3  試驗(yàn)前后生、熟料有害成分對(duì)比

項(xiàng)目

生料

熟料

硫堿比
(S/R)

Cl-

R2O

MgO

SO3

R2O

試驗(yàn)前

0.003

0.91

3.40

0.22

1.41

0.36

方案Ⅰ

0.003

0.87

3.38

0.22

1.30

0.41

方案Ⅱ

0.003

0.59

3.27

0.28

0.92

0.66

　

     表4   試驗(yàn)前后結(jié)圈、結(jié)球、結(jié)皮堵塞情況對(duì)比             次

項(xiàng)目

1997

1998

1

2

3

4

1

2

3

4

結(jié)圈

1

2

1

1

0

1

0

0

結(jié)球

100

103

90

115

42

30

26

17

結(jié)皮

2

3

2

2

1

0

0

0

　

 
圖1  1997、1998兩年運(yùn)轉(zhuǎn)率同期對(duì)比
    可見(jiàn),試驗(yàn)后基本杜絕了結(jié)圈、結(jié)皮現(xiàn)象,結(jié)球也明顯減少,窯內(nèi)煅燒狀況得到顯著改善。
    由圖1可知:摻加砂巖進(jìn)行四組分配料,大窯運(yùn)轉(zhuǎn)率沒(méi)有下降,穩(wěn)定在85%～93%之間,屬歷史最好水平。
 
2.2  質(zhì)量方面
   
統(tǒng)計(jì)1998年1～4月四組分配料試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:熟料的硅酸率n提高了,達(dá)到2.60左右;硅酸鹽礦物(C3S+C2S)合量明顯增加,由原來(lái)的71.3%提高到75%以上。熟料28d抗壓強(qiáng)度提高近5.0 MPa,fCaO合格率由試驗(yàn)前75%左右提高到95%以上(見(jiàn)表5、6)。
         表5  熟料礦物組成及液相量對(duì)比                ％

項(xiàng)目

C3S

C2S

C3A

C4AF

C3S+C2S

C3A+C4AF

液相量L

試驗(yàn)前

45.12

26.07

10.02

9.77

71.19

19.79

30.32

方案Ⅰ

52.30

24.21

8.67

10.30

76.51

18.97

26.64

方案Ⅱ

51.03

24.87

8.62

10.37

75.90

18.99

26.25

　
表6  熟料強(qiáng)度、標(biāo)號(hào)對(duì)照表

項(xiàng)目

試驗(yàn)前

方案Ⅰ

方案Ⅱ

強(qiáng)度/MPa

3d

6.2/35.6

6.1/34.7

6.0/32.6

7d

7.2/44.5

7.8/46.3

7.4/45.8

28d

8.1/55.0

9.3/59.7

9.0/59.8

　
3  經(jīng)濟(jì)效益分析
   
試驗(yàn)階段窯產(chǎn)量對(duì)比見(jiàn)表7。試驗(yàn)前后水泥成本、混合材摻入量及效益情況對(duì)比見(jiàn)表8。
表7  試驗(yàn)前后產(chǎn)量對(duì)比

項(xiàng)目

方案Ⅰ

方案Ⅱ

備注

1月

2月

3月

4月

試驗(yàn)前

生料

產(chǎn)量/t

30957

29134

31421

30969

-

配合比/%

砂巖5.0

粘土6.5

砂巖4.5

粉煤灰7.0

粘土11.5

熟料產(chǎn)量/t

18762

18021

19043

18769

-

　
表8  試驗(yàn)前后經(jīng)濟(jì)效益對(duì)照

項(xiàng)目

試驗(yàn)前

試驗(yàn)后

變化情況

1998年1～4月
水泥產(chǎn)量/t

增加利潤(rùn)/萬(wàn)元

混合材摻入量/%

水泥成本/
(元/t)

混合材摻入量/%

水泥成本/(元/t)

混合材摻入量/%

水泥成本/(元/t)

P.0 525

6

285

10

273.4

+4

-11.6

20609

23.9

P.0 425

9

212.5

14

193.82

+5

-8.78

31572

27.7

P.0 425

17

204

33

181.66

+16

-22.34

25449

56.9

　

    由上可知,經(jīng)過(guò)四組分配料試驗(yàn),提高了熟料標(biāo)號(hào),增加了混合材摻入量,降低了生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì),1998年1～4月企業(yè)新增利潤(rùn)108.5萬(wàn)元,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。另外,由于能大批量生產(chǎn)P.O525水泥和早強(qiáng)型復(fù)合水泥,滿足了用戶對(duì)不同品種水泥的需求,因而也具有較好的社會(huì)效益。

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