影響熟料強(qiáng)度的因素分析

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(太原獅頭中聯(lián)水泥有限公司，山西 太原　030056)

引言

我公司熟料生產(chǎn)線采用雙系列、低壓損五級預(yù)熱器及噴騰在線式分解爐，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.8 m×72 m，于2014年建成投產(chǎn)至今，其間熟料強(qiáng)度波動較大，2014～2017年熟料年平均理化結(jié)果見表1。

本文通過對我公司歷年來的熟料生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，由數(shù)據(jù)庫查找出影響熟料28 d強(qiáng)度的因素，提出了進(jìn)一步提高熟料強(qiáng)度的措施，并收到了良好效果。

表1　熟料年平均理化結(jié)果

從表1可知，在熟料KH、SM值基本穩(wěn)定的情況下，熟料28 d抗壓強(qiáng)度波動較大，最大波動為7.3 MPa，另外氧化物MgO含量波動也較大，最大波動為0.9%。2017年熟料28 d抗壓強(qiáng)度為51.5 MPa，是歷年來的最低值，其對應(yīng)的MgO含量為3.61%，也是歷年來最高值。28 d強(qiáng)度與MgO含量的對應(yīng)關(guān)系見圖1。由圖1可見，熟料28 d強(qiáng)度隨MgO含量的波動較大。

圖1　熟料28 d強(qiáng)度與MgO含量的關(guān)系

1　2017年熟料強(qiáng)度分析

分析2017年熟料強(qiáng)度過低的影響因素，為排除其他次要因素的干擾，故取其間具有可比性的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以進(jìn)一步查找影響熟料強(qiáng)度的原因。2017年的熟料月平均理化結(jié)果見表2。對表2以熟料28 d強(qiáng)度降序排列后，生成28 d強(qiáng)度與MgO含量的對應(yīng)關(guān)系見圖2。

由圖2可見，2017年熟料28 d強(qiáng)度隨著MgO含量的升高而降低，其中8月份和10月份的強(qiáng)度分別為49.3 MPa、54.9 MPa，對應(yīng)的MgO含量分別為4.02%、3.46%。

2　生料化學(xué)成分的影響

2.1　MgO含量

適量的MgO使液相量增加，黏度下降，熟料的易燒性得到改善，有利于A礦的形成。但MgO含量過高會使熟料液相出現(xiàn)的溫度降低并增加液相量，表面張力也大大降低，降低燒成溫度。在預(yù)分解窯中，由于燒成溫度很高，過高的MgO就變成了有害成分，因為它與預(yù)分解窯要求的液相量低且黏度高的情況相反，使得熟料提前結(jié)粒，這些提前結(jié)粒的熟料到達(dá)燒成帶后，由于熱量從顆粒表面?zhèn)鞯絻?nèi)部需要一定時間，再加上預(yù)分解窯物料運動速度快，造成A礦形成及發(fā)育不良。由于低液相黏度本身對A礦有熔蝕作用，反映在巖相結(jié)構(gòu)上，A礦輪廓不清，成分晶體邊緣輪廓變得模糊不清，雖然早期強(qiáng)度較高，但28 d強(qiáng)度較低，這一點從表1和表2中也可以得以驗證。故MgO含量過高會降低熟料28 d強(qiáng)度。

表2　2017年熟料月平均理化結(jié)果

圖2　熟料28 d強(qiáng)度與MgO含量的關(guān)系

2.2　Al2O3含量

在熟料礦物形成過程中，Al2O3與其他氧化物反應(yīng)主要生成C3A和C4AF，二者的水化速度快，為保證熟料3 d強(qiáng)度的主要礦物質(zhì)，其液相量和液相黏度會隨著Al2O3含量的增加而增加，適量有利于熟料中C3S的形成，過量則液相量急劇增加，同樣使物料在進(jìn)入燒成帶之前就結(jié)粒過大，并且其液相黏度增加，不利于氧化物的擴(kuò)散化合，使得C3S的形成和發(fā)育受阻，從而影響熟料28 d強(qiáng)度。由表1和表2可見，Al2O3平均含量較為穩(wěn)定。

2.3　Fe2O3含量

Fe2O3與其他氧化物反應(yīng)生成C4AF，也是提供熟料3 d強(qiáng)度的貢獻(xiàn)者，并且液相量隨其含量的增加而增加，液相黏度則下降，其影響熟料煅燒及C3S生成的機(jī)理類似于MgO。由表1和表2可見，F(xiàn)e2O3平均含量較為穩(wěn)定。

3　熟料煅燒與冷卻

眾所周知，各參數(shù)的穩(wěn)定是保證回轉(zhuǎn)窯熱工制度穩(wěn)定的前提。在操作中，入窯生料喂料量控制在350～360 t/h；入窯生料分解率控制在92%～95%；窯尾溫度控制在1 050～1 100 ℃；窯速控制在4.0～4.2 r/min；頭煤和尾煤用量及比例控制合理；篦冷機(jī)操作穩(wěn)定，料層控制合理，冷卻效果良好。從DCS系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分析，回轉(zhuǎn)窯傳動電流平穩(wěn)，窯皮長度適中，現(xiàn)場熟料結(jié)粒細(xì)小、均齊，燒成系統(tǒng)未出現(xiàn)過還原氣氛。

4　結(jié)語

我公司水泥熟料生產(chǎn)線2017年7月至9月熟料28 d強(qiáng)度急劇下降，正是由于熟料中MgO含量過高所致，而2017年10月熟料的28 d強(qiáng)度有所提高，也正是因為其中的MgO含量有所下降，故熟料中MgO含量應(yīng)≯3.5%，才能保證熟料的28 d強(qiáng)度。而我公司熟料中的MgO主要是由石灰石質(zhì)原料帶入的，依據(jù)現(xiàn)有的原燃材料分析結(jié)果折算，應(yīng)控制石灰石質(zhì)原料中的MgO含量≯2.6%。