5000t/d生產(chǎn)線煅燒高鎂熟料的生產(chǎn)實踐
2010-03-01 00:00
我公司2×5 000t/d生產(chǎn)線I期于2004年底投產(chǎn)，石灰石礦山其一屬奧陶紀(jì)馬家溝組地層(OM)，北庵莊段中薄層灰?guī)r、云斑灰?guī)r中夾白云質(zhì)灰?guī)r，而且由于受較多斷層影響，接觸東黃山段白云巖較多，造成石灰?guī)r礦層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。我公司自開始生產(chǎn)即搭配使用高鎂石灰石，在生產(chǎn)過程中，注意總結(jié)工藝操作、熟料質(zhì)量等方面的經(jīng)驗，并采取了積極有效的措施，取得了較好的效果。
1 高鎂石灰石的應(yīng)用情況
原材料化學(xué)分析見表l，熟料質(zhì)量見表2和表3。
表1 原材料的化學(xué)成分分析(%)
|
項目 |
Loss |
SiO2 |
A12O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
|
低鎂石灰石 |
42.08 |
3.31 |
0.88 |
0.75 |
50.06 |
2.21 |
0.19 |
0.09 |
|
高鎂石灰石 |
41.96 |
3.46 |
0.86 |
0.69 |
49.02 |
3.35 |
0.17 |
0.08 |
|
砂巖 |
3.76 |
68.43 |
13.29 |
4.64 |
1.89 |
1.35 |
1.57 |
0.53 |
|
頁巖 |
12.13 |
50.83 |
14.63 |
6.08 |
7.80 |
2.46 |
3.77 |
0.58 |
|
鐵礦石 |
1.35 |
56.33 |
2.53 |
30.55 |
2.10 |
3.45 |
0.31 |
0.24 |
表2 調(diào)整前熟料化學(xué)成分、率值及礦物組成
|
方案 |
化學(xué)成分/% |
率值 |
礦物組成/% | |||||||||||
|
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
fCaO |
KH |
n |
p |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF | |
|
配方l |
0.20 |
21.54 |
4.98 |
3.52 |
64.98 |
3.16 |
0.81 |
0.914 |
2.53 |
1.41 |
57.42 |
18.45 |
7.23 |
10.70 |
|
配方2 |
0.26 |
21.44 |
4.98 |
3.36 |
64.86 |
3.70 |
1.26 |
0.918 |
2.57 |
1.48 |
56.36 |
18.96 |
7.50 |
10.2l |
|
配方3 |
0.31 |
21.32 |
4.96 |
3.46 |
64.60 |
4.36 |
1.55 |
0.920 |
2.53 |
1.43 |
55.19 |
19.51 |
7.28 |
10.52 |
3 調(diào)整前熟料物理性能
|
方案 |
80μm篩余/% |
比表面積（m2/kg） |
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/% |
SO3
/% |
凝結(jié)時間 |
抗折強(qiáng)度
/MPa |
抗壓強(qiáng)度/MPa | |||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d | |||||
|
配方2 |
2.3 |
353 |
23.6 |
2.3 |
105 |
150 |
6.2 |
9.0 |
32.5 |
62.6 |
|
配方3 |
2.3 |
350 |
23.6 |
2.2 |
100 |
145 |
6.0 |
8.9 |
32.1 |
61.9 |
在實際生產(chǎn)過程中，隨著MgO含量的升高，出窯熟料結(jié)粒明顯增大，而且大小不均勻，飛砂嚴(yán)重，黃塊較多；大粒熟料外觀顏色發(fā)黑，但破碎后多數(shù)黃心，結(jié)構(gòu)疏松，f-CaO嚴(yán)重偏高，升重值大幅度下降，熟料質(zhì)量明顯降低。同時工藝上表現(xiàn)為窯內(nèi)通風(fēng)不暢，因強(qiáng)加煤而造成還原氣氛明顯，長厚窯皮、結(jié)大球，窯況明顯惡化，窯內(nèi)熱工制度很不穩(wěn)定，多次出現(xiàn)因大料塊和結(jié)大蛋而停篦冷機(jī)處理。并出現(xiàn)預(yù)熱器堵塞等連鎖反應(yīng)，給窯穩(wěn)定操作帶來了很大困難，熟料產(chǎn)量大幅度降低，熟料質(zhì)量受到嚴(yán)重影響，熟料MgO含量從3.2%提高到4.8%，3d抗壓強(qiáng)度下降了0.9MPa，28d抗壓強(qiáng)度下降了2.6MPa。
2 MgO對熟料燒成和質(zhì)量影響的原因分析
在近幾年的生產(chǎn)實踐中，我們總結(jié)和驗證了熟料MgO含量對熟料煅燒和質(zhì)量的影響。
如果熟料MgO含量偏高(<3.2%)，熟料煅燒時，MgO有一部分與熟料礦物結(jié)合成固溶體并存在于中間相中，多余的MgO則如同提高了Fe2O3的含量，可降低液相出現(xiàn)的溫度并增加液相量，降低液相的表面張力，從而促進(jìn)C2S對CaO的吸收，有利于煅燒。
如果熟料MgO含量較高(3.2%～4.2%)，液相表面張力大幅度下降，含4%MgO時的表面張力為0.51N/m，迫使其煅燒溫度要比正常溫度低，煅燒范圍要比正常窄，不利于f-CaO的吸收和晶體發(fā)育。表現(xiàn)在熟料外觀結(jié)粒細(xì)小，飛砂嚴(yán)重。同時，在煅燒方面表現(xiàn)為易燒性好，但燒結(jié)范圍變窄，操作難度大。
如果熟料MgO含量過高(>4.2%)，熟料出現(xiàn)結(jié)球嚴(yán)重，窯電流平均達(dá)450A以上，頻繁出現(xiàn)結(jié)大球，冷卻破碎之后的熟料大多數(shù)為黃塊，窯頭飛砂嚴(yán)重。我們采取常規(guī)的降鐵措施，現(xiàn)象不但沒有扭轉(zhuǎn)，反而更加惡劣，反常規(guī)調(diào)整，卻有效果。從資料[1]得知，MgO含量>4.2%時，熟料液相黏度增加，使阿利特結(jié)晶困難，從而使結(jié)粒變大，窯內(nèi)極易結(jié)圈、結(jié)蛋。
綜上分析，我公司熟料強(qiáng)度偏低的根本原因是出窯熟料MgO含量偏高，而配料方案和煅燒操作又沒有及時或有效地作出適應(yīng)性的調(diào)整，從而造成不正常窯況的出現(xiàn)和熟料強(qiáng)度的降低。
3 采取措施
3.1 控制石灰石中MgO含量
為了使熟料中MgO含量達(dá)到公司內(nèi)控指標(biāo)4.0%±0.2%，必須控制石灰石中MgO含量2.8%±0.2%。從石灰石進(jìn)廠質(zhì)量把關(guān)開始嚴(yán)格控制，分礦點搭配到位。同時強(qiáng)化石灰石均化效果，嚴(yán)格控制石灰石堆棚布料層數(shù)在400層以上，以改善和穩(wěn)定生料質(zhì)量，為穩(wěn)定操作和熟料質(zhì)量創(chuàng)造條件。
3.2 調(diào)整配料方案
原配料方案熟料三率值控制指標(biāo)為：KH=0.91±0.02，SM=2.5±0.1，IM=1.4±0.1。
當(dāng)熟料MgO含量在3.2%～4.2%時，選用三高配料方案，將熟料KH提高到0.92±0.02，SM提高到2.6±0.1，IM提高到1.5±0.1。在此種情況下，隨著MgO含量的提高，適當(dāng)降低生料Fe203指標(biāo)，以增加液相黏度和燒結(jié)范圍，改善熟料質(zhì)量和操作的適應(yīng)性。
熟料MgO含量>4.2%時，熟料率值控制為KH=0.92±0.02，SM=2.6±0.1，IM=1．4±0．1，增加Fe2O3的含量，降低鋁率，以降低液相黏度，避免窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋，控制飛砂料。
3.3 優(yōu)化操作參數(shù)
3.3.1 降低并穩(wěn)定分解爐出口、窯尾和C5溫度
液相過早出現(xiàn)，易形成黏性物料，在預(yù)熱器、窯尾煙道、C5及下料管道等處極易結(jié)皮引起堵塞，針對這些情況，應(yīng)該嚴(yán)格控制分解爐出口、窯尾和C5溫度。正常生產(chǎn)時，分解爐出口溫度一般控制在880℃左右，而在煅燒高M(jìn)gO熟料時，控制在850～880℃，將窯尾溫度由原來的1050～1100℃降低至l 000～1050℃，避免液相過早出現(xiàn)，減少結(jié)皮堵塞情況的發(fā)生，同時也減輕了窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮、結(jié)圈。我們在C5的下料管位置，設(shè)置了吹堵裝置，及時有效地處理了故障，提高了窯的運轉(zhuǎn)率。
3.3.2 降低并穩(wěn)定入窯分解率
控制入窯物料表觀分解率在90％左右，最高不超過94％。在生產(chǎn)實踐中，常出現(xiàn)因為入窯物料分解率過高達(dá)96％，熟料升重降低，質(zhì)量下降。分析認(rèn)為，由于分解率過高，也就是生料預(yù)燒較好，使液相提前出現(xiàn)，窯內(nèi)碳酸鹽分解帶縮短，固相反應(yīng)帶相應(yīng)拉長，使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物活性降低，從而導(dǎo)致熟料升重降低，熟料實物質(zhì)量下降。
3.3.3 加強(qiáng)篦冷機(jī)操作
熟料急冷，可使熟料中阿利特、貝利特尤其β型C2S晶形穩(wěn)定，并使液相來不及結(jié)晶而形成更多的玻璃體，避免L(液相)+C3S→C3A+C2S的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)；同時也可使方鎂石晶體尺寸減小，提高方鎂石水化產(chǎn)生應(yīng)力的分散度，減小因方鎂石對水泥安定性的影響。因此，在篦冷機(jī)操作過程中，應(yīng)保持好篦冷機(jī)各室合理的壓力，特別是一室的壓力，調(diào)節(jié)掌握好篦床速度，并保持一、二室風(fēng)機(jī)用全風(fēng)，使通過高溫料層的風(fēng)量穩(wěn)定而充分，確保冷卻效果。
3.3.4 調(diào)節(jié)煤粉燃燒器內(nèi)外用風(fēng)控制燒成帶長度
燒成帶長，物料在窯內(nèi)更易提前黏結(jié)成球，窯況不穩(wěn)定時甚至形成大球、大塊，熟料結(jié)粒不均，f-CaO高，升重低。生產(chǎn)過程中，根據(jù)我公司實際情況控制好一次風(fēng)量，調(diào)節(jié)好煤粉燃燒器內(nèi)外用風(fēng)比例(不同的燃燒器、煤質(zhì)和熱工制度是不同的)，從而確保煤粉快速燃燒，使火焰縮短，控制燒成帶長度。
4 效果
1)隨著上述針對性措施的調(diào)整到位，出窯熟料外觀質(zhì)量明顯改善，熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，粉粒少，黃塊極少，升重提高近70g/L，質(zhì)地堅硬，可以判斷熟料實物質(zhì)量明顯提高。熟料3d、28d抗壓強(qiáng)度有大幅度的提高，3d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)32.3MPa，較調(diào)整前提高了2.0MPa；28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)62.2MPa，較調(diào)整前提高了3.9MPa。調(diào)整后的熟料化學(xué)分析及物理性能見表4及表5。
表4 調(diào)整后熟料化學(xué)分析
|
方案 |
化學(xué)成分/% |
率值 |
礦物組成/% | |||||||||||
|
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
fCaO |
KH |
n |
p |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF | |
|
配方2 |
0.23 |
21.33 |
4.96 |
3.39 |
64.72 |
3.82 |
0.81 |
0.921 |
2.55 |
1.46 |
58.27 |
17.2l |
7.39 |
10.31 |
|
配方3 |
0.26 |
21.22 |
4.98 |
3.50 |
64.42 |
4.30 |
0.90 |
0.921 |
2.50 |
1.42 |
58.13 |
17.00 |
7.26 |
10.64 |
表5 調(diào)整后熟料物理性能
|
方案 |
80μm篩余/% |
比表面積（m2/kg） |
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/% |
SO3
/% |
凝結(jié)時間 |
抗折強(qiáng)度
/MPa |
抗壓強(qiáng)度/MPa | |||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d | |||||
|
配方2 |
2.3 |
353 |
23.6 |
2.3 |
105 |
150 |
6.2 |
9.0 |
32.5 |
62.6 |
|
配方3 |
2.3 |
350 |
23.6 |
2.2 |
100 |
145 |
6.0 |
8.9 |
32.1 |
61.9 |
2)出窯熟料巖相結(jié)構(gòu)明顯改觀。從顯微照片可以看出，形成了較多的帶狀阿利特晶體，長寬比較大，達(dá)2．0以上，晶體尺寸10～50μm，并有少量異常大晶體。B礦數(shù)量較少，難見礦巢結(jié)構(gòu)，常見尺寸10～25μm，圓形，大多有雙晶紋。
3)通過采取上述配料方案和工藝操作措施，實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，解決了窯內(nèi)結(jié)大球，結(jié)圈現(xiàn)象，提高了窯的運轉(zhuǎn)率，不僅綜合利用了我公司自備礦山大量的高氧化鎂石灰石礦產(chǎn)資源，而且使熟料質(zhì)量穩(wěn)定提高，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
5 應(yīng)用體會
1)MgO過高對熟料產(chǎn)質(zhì)量的影響巨大，每上升1％的MgO，熟料28d抗壓強(qiáng)度降低約1．5 MPa。但只要對配料方案和工藝操作及時作出適應(yīng)性的調(diào)整，是完全可以扭轉(zhuǎn)的。
2)不能在MgO升高過程中一味地降低Fe2O3。
3)在使用高鎂原料時，必須采用高品質(zhì)煙煤，否則將更加惡化窯情。
4)在回轉(zhuǎn)窯操作中，應(yīng)控制燒成帶長度，適當(dāng)降低窯尾、分解爐出口溫度等工藝參數(shù)，控制熟料結(jié)粒，實現(xiàn)急冷煅燒。
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