用鋼渣替代劣質(zhì)硫酸渣進(jìn)行生料配料的生產(chǎn)實(shí)踐

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(智海企業(yè)集團(tuán)有限公司 榆次水泥分公司，山西 晉中 030600)

引言

我公司兩條2 500 t/d熟料生產(chǎn)線投產(chǎn)至今已有8年時(shí)間。由于公司石灰石礦山存在先天不足，石灰石原料主要依靠外購(gòu)。長(zhǎng)期以來(lái)，外購(gòu)石灰石中Al2O3含量偏高且不穩(wěn)定，硅質(zhì)原料砂巖中SiO2含量在78%～83%范圍內(nèi)波動(dòng)，鐵質(zhì)原料使用附近煉金廠的硫酸渣，F(xiàn)e2O3含量偏低，僅為20%～24%，采用這3種原料配料經(jīng)常導(dǎo)致生料中Al2O3含量偏高，熟料中的液相量增加。液相量過(guò)高不僅導(dǎo)致熟料產(chǎn)質(zhì)量下降，而且使篦冷機(jī)及熟料皮帶輸送機(jī)等設(shè)備受到損害，影響設(shè)備的使用壽命和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，而且對(duì)后續(xù)的水泥粉磨過(guò)程也有很大的影響，甚至還嚴(yán)重影響到水泥產(chǎn)品的適應(yīng)性。

熟料中液相量高、C3A含量高的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)造成窯內(nèi)液相過(guò)早出現(xiàn)，易結(jié)蛋、結(jié)圈，操作不當(dāng)時(shí)容易長(zhǎng)厚窯皮，影響窯的安全穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)量的提高。

(2)嚴(yán)重影響熟料的冷卻效果，易造成出篦冷機(jī)熟料溫度過(guò)高。

(3)對(duì)篦冷機(jī)、皮帶機(jī)等輸送設(shè)備的安全運(yùn)行造成危害。

(4)熟料中C3A過(guò)高，造成水泥水化熱過(guò)大，易引起大體積混凝土開(kāi)裂。

(5)由于熟料溫度高，易磨性差，水泥磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低，磨內(nèi)溫度高易造成糊球、糊段，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成石膏脫水，致使水泥出現(xiàn)急凝、需水量增大等現(xiàn)象。

(6)生產(chǎn)出的水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性差。

多年來(lái)，我公司技術(shù)人員為解決熟料硅率偏低、C3A含量過(guò)高的問(wèn)題，進(jìn)行過(guò)多種嘗試，如選用破碎石灰石選礦設(shè)備、使用鐵礦石替代低品位硫酸渣、用高品位的硅質(zhì)材料-玻璃廠尾礦石英砂全部或部分替代砂巖配料等措施，但由于各方面原因收效甚微，最后決定用鋼渣替代硫酸渣進(jìn)行試生產(chǎn)，現(xiàn)將生產(chǎn)方案和使用效果介紹如下。

1 原材料化學(xué)成分

各種原材料的化學(xué)成分見(jiàn)表1至表4。

2 鋼渣替代硫酸渣后的配料方案

確定鋼渣完全替代硫酸渣后的率值為：KH=0.92±0.02，n=2.6±0.1，p=1.5±0.1。

熟料礦物組成設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表5。

3 生產(chǎn)過(guò)程控制

3.1 過(guò)程質(zhì)量控制

(1)嚴(yán)把進(jìn)廠砂巖和原煤的質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按公司規(guī)定的《原燃材料進(jìn)廠管理辦法》進(jìn)行質(zhì)量控制，并做好原煤的均化搭配工作。

表1 外購(gòu)石灰石的化學(xué)成分 %

表2 砂巖的化學(xué)成分 %

表3 硫酸渣的化學(xué)成分 %

表4 鋼渣的化學(xué)成分 %

表5 熟料礦物組成設(shè)計(jì)方案 %

(2)針對(duì)鋼渣含鐵量高、硬度大的特點(diǎn)，為防止硬質(zhì)塊狀鋼渣損壞輥壓機(jī)輥面，在上料篦子上增加篩分裝置，鋼渣通過(guò)篩分裝置進(jìn)入原硫酸渣輸送皮帶，進(jìn)入硫酸渣配料庫(kù)。

(3)為了避免含鐵量較高的鐵質(zhì)物料進(jìn)入磨機(jī)和輥壓機(jī)，各配料站每小時(shí)要巡檢一次除鐵器，并及時(shí)清理鐵質(zhì)物料，確保除鐵器處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

(4)加強(qiáng)原料磨的操作管理，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，確保磨機(jī)正常運(yùn)行。

3.2 過(guò)程操作控制

(1)為降低熟料的液相量，配料時(shí)盡量提高熟料的硅率，鋼渣全部替代硫酸渣配料，率值嚴(yán)格按設(shè)計(jì)指標(biāo)控制。

(2)優(yōu)化工藝操作參數(shù)。為減少預(yù)熱器結(jié)皮，嚴(yán)格控制分解爐出口溫度≤870 ℃，在確保f CaO含量和熟料KH值正常的情況下，盡量減少窯頭用煤量，窯尾溫度≤1 030 ℃。

(3)在均化庫(kù)庫(kù)位允許的情況下，盡量增大生料投料量至215 t/h以上，并根據(jù)窯內(nèi)情況，適當(dāng)提高窯速，嚴(yán)格控制窯電流在600 A以下。

(4)各班要統(tǒng)一操作，班班要勤動(dòng)噴煤管，避免窯內(nèi)結(jié)厚窯皮或結(jié)圈現(xiàn)象的發(fā)生。

(5)在不影響窯煅燒的情況下，適當(dāng)放寬出磨生料的細(xì)度，0.08 mm篩余可放寬至14.0%以?xún)?nèi)。

4 生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決辦法

4.1 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題

(1)由于鋼渣的易磨性比硫酸渣差，1號(hào)線兩臺(tái)生料磨和2號(hào)線生料輥壓機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量均有所下降，導(dǎo)致生料供應(yīng)不足，這就對(duì)生料粉磨系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提出了更高的要求。

(2)使用鋼渣配料后4級(jí)和5級(jí)預(yù)熱器錐體及下料管結(jié)皮頻率加大，窯尾煙室結(jié)皮較嚴(yán)重，窯內(nèi)從窯頭方向向后27～42 m位置易長(zhǎng)副窯皮，正常運(yùn)行中采用測(cè)溫槍檢測(cè)筒體表面溫度為230～250 ℃，停窯時(shí)進(jìn)窯檢查，這段筒體窯皮厚度在70～110 mm，對(duì)窯內(nèi)通風(fēng)造成影響。

(3)窯前火焰發(fā)混，有憋火現(xiàn)象，用看火鏡現(xiàn)場(chǎng)看火，火焰發(fā)白，且時(shí)有正壓發(fā)生。

(4)熟料外觀顏色正常，但黃心咖啡色料增多，對(duì)水泥的顏色有影響。

4.2 解決辦法

(1)為解決使用鋼渣配料后窯生料供應(yīng)不足的難題，對(duì)生料磨進(jìn)行了改造。改造前，Ф 3.8 m×(2.5 m+8.5 m)烘干兼粉磨系統(tǒng)磨機(jī)Ⅰ倉(cāng)為烘干倉(cāng)，Ⅱ倉(cāng)、Ⅲ倉(cāng)為破碎倉(cāng)、研磨倉(cāng)，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量在100 t/h左右，出磨生料0.08 mm篩余在13.0%以?xún)?nèi)?？紤]到使用鋼渣后，入磨物料綜合水分降至3.0%以下(進(jìn)廠鋼渣的水分為3.2%，進(jìn)廠硫酸渣水分為13%～15%)，改造時(shí)將Ⅰ倉(cāng)烘干倉(cāng)揚(yáng)料板改為提升襯板，并加研磨體，烘干倉(cāng)改為初破倉(cāng)，Ⅱ倉(cāng)、Ⅲ倉(cāng)仍為破碎倉(cāng)、研磨倉(cāng)，磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中繼續(xù)使用窯尾熱風(fēng)。另一方面因生料易燒性變好，將出磨生料細(xì)度0.08 mm篩余放寬至16.0%之內(nèi)后，單臺(tái)磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高到118 t/h左右，兩臺(tái)生料磨產(chǎn)量共提高約36～40 t/h，解決了入窯生料供應(yīng)不足的難題。

(2)使用鋼渣后，對(duì)工藝參數(shù)雖進(jìn)行了優(yōu)化，但預(yù)熱器結(jié)皮現(xiàn)象仍較嚴(yán)重，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，認(rèn)為配料方案較為正常，主要原因是操作方面的問(wèn)題。然后從以下兩方面進(jìn)行了改進(jìn)：一是將熟料中f CaO嚴(yán)格控制在0.8%～1.5%，絕不允許有f CaO過(guò)低的熟料形成，熟料KH值由0.92±0.02提高至0.925±0.02；二是加大窯尾用風(fēng)量，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由755 r/min提高至780 r/min，C1出口負(fù)壓由5 400 Pa提高到5 600 Pa左右，窯速由3.7 r/min提高到3.9 r/min，投料量由210 t/h提高至218 t/h。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，系統(tǒng)趨于正常，結(jié)皮、結(jié)圈現(xiàn)象明顯減少，熟料產(chǎn)質(zhì)量得到了提高。

5 生產(chǎn)效果

(1)使用鋼渣配料后，生料的易燒性明顯提高，窯產(chǎn)量提高125 t/d，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降5.9 kg/t，兩窯若按年產(chǎn)熟料180萬(wàn)t計(jì)算，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約10 620 t，折合實(shí)物煤12 500 t，熟料煅燒電耗降低1.5 kW·h/t，熟料年節(jié)電量約270萬(wàn) kW·h，以上兩項(xiàng)年節(jié)約成本780萬(wàn)元。

(2)采用鋼渣完全替代硫酸渣進(jìn)行生料配料是可行的。通過(guò)工藝改進(jìn)，熟料質(zhì)量得到了改善， 3 d抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的30.1 MPa提高到31.7 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的56.3 MPa提高到58.9 MPa。

(3)水泥與外加劑的適應(yīng)性發(fā)生了變化。例如P·O 42·5水泥與TX-3外加劑的適應(yīng)性擴(kuò)散度由205 mm左右提高到225 mm左右，產(chǎn)品深受用戶(hù)歡迎，提高了我公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。