預(yù)分解窯飛砂料的形成原因及解決措施

祖登云

【摘 要】雖然水泥干法熟料生產(chǎn)線工藝裝備日趨完善，生產(chǎn)技術(shù)越來越成熟，但生產(chǎn)過程中窯頭飛砂料現(xiàn)象還是時有發(fā)生，這種現(xiàn)象造成窯內(nèi)的耐火磚、噴煤管、窯頭罩、三次風(fēng)管彎頭燒注料和窯頭電除塵進(jìn)口風(fēng)管等設(shè)備的使用壽命大大縮短，嚴(yán)重制約了窯運轉(zhuǎn)率的提高。文章中對飛砂料的形成原因從原燃材料性能、生料配料方案和工藝操作參數(shù)等方面進(jìn)行了探討分析，并對飛砂料的形成原因逐一進(jìn)行分析，針對性地提出解決飛砂料的各項措施。

【關(guān)鍵詞】4500t/d熟料生產(chǎn)線；預(yù)分解窯；飛砂料

我公司4500t/d熟料生產(chǎn)線，在熟料煅燒過程中出現(xiàn)較多的飛砂料。這既影響熟料質(zhì)量，又影響窯襯、三次風(fēng)管等設(shè)備和設(shè)施的使用壽命。經(jīng)研究分析，所用高品位石灰石的結(jié)晶完整，煤中硫量高，及配料方案不合理，SM過高、IM過低等是飛砂料產(chǎn)生的原因。我公司公司采取了調(diào)整配料方案、加強原燃料質(zhì)量控制和窯系統(tǒng)優(yōu)化操作、縮短窯尾上升煙道等針對性技術(shù)措施，使飛砂料得到有效控制。

我公司4500t/d熟料預(yù)分解窯生產(chǎn)線自2011年5月通過系統(tǒng)考核后，生產(chǎn)運轉(zhuǎn)一直正常穩(wěn)定。但在熟料生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)熟料中的細(xì)粉（俗稱飛砂料）量較大約占10%，此飛砂料的產(chǎn)生不僅影響了熟料質(zhì)量，減少了窯內(nèi)的耐火磚、噴煤管、窯頭罩、三次風(fēng)管澆注料和窯頭電除塵進(jìn)口風(fēng)管等設(shè)備的使用壽命，而且在處理飛砂料時還對環(huán)境造成污染。因此，研究分析我公司飛砂料的形成原因并解決處理具有很現(xiàn)實的意義。

一、飛砂料形成原因探析

1、原燃料因素，石灰石的晶型結(jié)構(gòu)對物料煅燒結(jié)粒性的影響。所用石灰石越純，晶體越大，結(jié)晶越完整且有規(guī)則，其煅燒結(jié)粒性越差，所需熱耗越高。在相同的生產(chǎn)工藝條件下，其生產(chǎn)的熟料f-CaO量較高，熟料強度低，并會產(chǎn)生大量飛砂料。而當(dāng)石灰石中含有一定的泥質(zhì)成分，純度較低，成非晶體狀或細(xì)泥晶狀時，往往熟料結(jié)粒性較好，能夠燒出質(zhì)量較高的熟料且不易產(chǎn)生飛砂料。從我公司的石灰石巖相分析報告來看，生產(chǎn)用石灰石中，高品位石灰石的晶型結(jié)構(gòu)和晶體發(fā)育較好，而低品位石灰石的晶型結(jié)構(gòu)較粗，晶體發(fā)育不良。實踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用高品位石灰石生產(chǎn)時，熟料中的飛砂料量就大。

石灰石中難燒的f-SiO2量過高，也易產(chǎn)生飛砂料。我公司石灰石中的f-SiO2量較高，有些礦體平均大于5%，有不少地段大于6%，超出了一般規(guī)范小于4%的要求。巖相分析也表明：我公司石灰石中f-SiO2的晶體結(jié)構(gòu)較細(xì)，發(fā)育完好。因此，這樣高含量且發(fā)育又完整的f-SiO2很難將其磨細(xì)，因而造成生料易燒性較差而產(chǎn)生飛砂料。

物料成分波動大也易產(chǎn)生飛砂料。我公司礦山石灰石品質(zhì)波動大，預(yù)配料效果差；加上生料庫均化效果不理想，導(dǎo)致入窯的生料成分波動大，繼而引起窯系統(tǒng)熱工狀況不穩(wěn)，易產(chǎn)生飛砂料。

2、燃料因素。硫酸鹽飽和度過高易產(chǎn)生飛砂料。熟料中硫和堿含量應(yīng)有一定的比例，通常稱為硫堿比或硫酸鹽飽和度。熟料的硫堿比=W（SO3）/[（W（K2O）+1/2 W（Na2O）]。若燃料帶入的硫量比較高，原料中帶入的堿量偏低，窯系統(tǒng)內(nèi)硫的循環(huán)富集，就會造成熟料中硫堿比過高。硫堿比過高會增加液相量、降低液相粘度和表面張力，結(jié)果是改善了熟料顆粒的可浸潤性，卻降低了顆粒之間的粘著力。粘度和表面張力的降低，會使熟料顆粒結(jié)構(gòu)疏松，物料在窯內(nèi)滾動時難以形成較大顆粒，或形成后也會由于多次滾動而散開，產(chǎn)生大量細(xì)粉。我公司的燃料煙煤中含硫量有時達(dá)1.29%，原料中的堿含量偏低，熟料的硫堿比為189.36%，大大超過正?？刂品秶?。

3、配料率值不合理。（1）SM太高。熟料SM過高也易產(chǎn)生飛砂料。SM是表示在煅燒過程中或在燒成帶內(nèi)固相與液相的比例。在1400℃以上時，熔融物料中的固相為C3S和C2S，Si02基本上存在于固相中，液相則包括了全部的Al2O3和Fe2O3。若SM過高，液相量就會偏少，就不足以將物料結(jié)成大的顆粒，熟料顆粒細(xì)小，容易產(chǎn)生飛砂料。我公司石灰石中有時因Si02含量高，設(shè)計時又沒有考慮鋁質(zhì)校正原料，因此熟料中SM過高，平均在2.7～3.0，液相量L[L=3W（Al2O3）+2.25W（Fe2O3）+W（MgO）]偏低，平均在23%左右。（2） IM較低，也易產(chǎn)生飛砂料。IM低時會降低熟料液相的粘度和表面張力，而要使熟料有一定的結(jié)粒度，熟料液相應(yīng)有足夠的粘度和表面張力。Al2O3有利于提高液相粘度和表面張力，即提高IM，有利熟料結(jié)粒。我公司生料的IM較低，平均在1.3左右。

4、其它因素。（1）入窯分解率過高，使窯內(nèi)過渡帶相應(yīng)延長產(chǎn)生飛砂料的原因。我公司分解爐規(guī)格為7.3m×38.00m，熱容量大，表現(xiàn)為入窯分解率較高（統(tǒng)計值為96%～98%）和入窯物料溫度高（經(jīng)常為880～920 ℃）。入窯分解率高，相應(yīng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的碳酸鹽分解帶縮短了而燒成帶受火焰形狀限制不可能隨意拉長，因此相應(yīng)的過渡帶變長，這樣物料在950～ 1250 ℃的溫度段停留時間過長，而在這個溫度段下物料的擴散速度很快，卻又形不成阿利特相，勢必造成貝利特和游離石灰的再結(jié)晶，形成粗大的結(jié)構(gòu)，降低了物料的表面活性和晶格缺陷活性，阻礙了下一步阿利特的形成。熟料中的液相也由于可浸潤的表面減少了，難于將物料粘結(jié)成粒，嚴(yán)重時造成熟料過燒又有大量的粉料產(chǎn)生，即飛砂料。（2）窯熱工制度不穩(wěn)定，也易造成飛砂料。我公司窯系統(tǒng)的上升煙道設(shè)計過長，結(jié)皮后，清料時間較長，造成窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，而且在結(jié)皮較多時，清料時捅料孔開得較多，造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致窯內(nèi)通風(fēng)不良，還原氣氛濃，燒成溫度低，熟料結(jié)粒差。

二、解決措施

通過上述分析，針對產(chǎn)生飛砂料的原因采取了如下相應(yīng)措施。

1、調(diào)整配料方案。針對我公司物料硅高鋁低的特點，2012年6月起增加了鋁質(zhì)校正原料，即由原來石灰石、砂巖、鐵粉三組分配料改為現(xiàn)在的石灰石、頁巖、砂巖、鐵粉四組分配料，從而改變了原來熟料硅高鋁低的狀況。調(diào)整后的熟料率值控制為：KH=0.90±0.02，SM=2.50±0.1，IM=1.6±0.1。配比改變后，液相量達(dá)26.18%，熟料結(jié)粒狀況明顯好轉(zhuǎn)。

2、加強生產(chǎn)控制，充分利用原燃料。（1）充分利用低品位石灰石，同時加強生料質(zhì)量的監(jiān)控力度。根據(jù)我公司石灰石的情況，品位高的石灰石結(jié)晶普遍較好，品位較低的石灰石結(jié)晶情況普遍較差的現(xiàn)象，通過加強礦山石灰石分析，從礦山的鉆孔樣開始預(yù)控制，充分利用了低品位的石灰石。生產(chǎn)用石灰石的W（CaO）值控制，由原先的50%以上降至47%～48.5%，并投入熒光分析儀進(jìn)行生料成分控制，使我公司的生產(chǎn)全過程都在監(jiān)控之下，使得物料的穩(wěn)定性大大加強。（2）加強對原煤與其它輔助原料的質(zhì)量控制。一是把原煤的有害成分（全硫）控制在1.0%以內(nèi)；二是加強原煤均化，保證了入窯煤粉質(zhì)量與穩(wěn)定。同時，通過對原煤及原料的堿含量進(jìn)行適當(dāng)控制，使熟料的硫堿比控制在合理的范圍內(nèi)（2012年平均在105.17%），為窯系統(tǒng)的穩(wěn)定奠定了基礎(chǔ)。

3、優(yōu)化操作和技改。因我公司原料固有的一些特性，飛砂料的存在不可避免。通過在操作中的不斷摸索，在進(jìn)行配料調(diào)整、加強生產(chǎn)管理和合理利用原燃料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化操作，可減少飛砂料量。（1）更好地定位了噴煤管的位置，調(diào)整一次風(fēng)量與內(nèi)外風(fēng)的關(guān)系，可使窯內(nèi)火焰形狀與長度控制在合理的范圍內(nèi)，以保證窯內(nèi)燒成帶的長度和溫度。（2）通過控制窯內(nèi)與分解爐的風(fēng)、料、煤比例，使入窯物料的表觀分解率控制在91%～95%，改善了原來預(yù)熱過度現(xiàn)象。（3）篦冷機采用厚料層控制，提高了二次風(fēng)溫，使煤粉的燃燒更加充分，燒成帶的熱度更加集中。（4）在2013年春節(jié)，利用大修時間對窯尾上升煙道進(jìn)行技改。技改后，縮短了上升煙道長度，相應(yīng)減少了結(jié)皮量，安裝空氣炮，使清理結(jié)皮用時大大縮短，而且在清理結(jié)皮時嚴(yán)格要求清料人員控制捅料孔的打開數(shù)量，減少了系統(tǒng)的漏風(fēng)，改善了窯系統(tǒng)熱工制度。從改造后的運行情況看，確實達(dá)到了理想效果。

三、結(jié)束語

通過采取上述系列措施后，飛砂料得到了較好的控制。雖然近來飛砂料還時有發(fā)生，但飛砂料量已得到明顯減少；窯內(nèi)的耐火磚、噴煤管、窯頭罩、三次風(fēng)管澆注料和窯頭電收塵進(jìn)口風(fēng)管等設(shè)備的壽命大大提高。隨著窯系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)率提高、窯系統(tǒng)熱工制度趨于合理穩(wěn)定及物料穩(wěn)定性的提高，我公司熟料質(zhì)量和水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性大大增強，在強度和標(biāo)準(zhǔn)偏差上均達(dá)到了先進(jìn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。