2500t/d生產線煅燒高鎂熟料的生產應用

孫 磊

（四川省兆迪水泥有限責任公司，四川 阿壩州 汶川 623001）

0 引 言

在實際生產過程中，隨著MgO含量的升高，出窯熟料結粒明顯增大，而且大小不均勻，飛砂嚴重，黃塊較多；大粒熟料外觀顏色發黑，但破碎后多數黃心，結構疏松，fCaO嚴重偏高，升重值大幅度下降，熟料質量明顯降低。同時工藝上表現為窯內通風不暢，因強加煤而造成還原氣氛明顯，長厚窯皮、結大球，窯況明顯惡化，窯內熱工制度很不穩定，多次出現因大料塊和結大蛋而停篦冷機處理。并出現預熱器堵塞等連鎖反應，給窯穩定操作帶來了很大困難，熟料產量大幅度降低，熟料質量受到嚴重影響。表1為主要工藝配置；表2為原材料的化學成分分析。

表1 主要工藝配置

表2 原材料的化學成分分析（%）

1 原因分析與探討

經過一年的總結和驗證了熟料MgO含量對熟料煅燒和質量的影響。

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，可降低液相出現的溫度并增加液相量，降低液相的表面張力，從而促進C2S對CaO的吸收，有利于煅燒。

如果熟料MgO含量較高（3.0%～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/m2，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fCaO的吸收和晶體發育。表現在熟料外觀結粒細小，飛砂嚴重。同時，在煅燒方面表現為易燒性好，但燒結范圍變窄，操作難度大。

如果熟料MgO含量過高（>4.2%），熟料出現結球嚴重，窯電流平均達450A以上，頻繁出現結大球，冷卻破碎之后的熟料大多數為黃塊，窯頭飛砂嚴重。我們采取常規的降鐵措施，現象不但沒有扭轉，反而更加惡劣，反常規調整，卻有效果。MgO含量>4.2%時，熟料液相黏度增加，使阿利特結晶困難，從而使結粒變大，窯內極易結圈、結蛋。

2 高鎂石灰石的應用情況

2.1 控制石灰石Mgo含量

根據國家標準要求以及我公司石灰石品質情況，特制定了熟料中MgO含量的控制指標，內控要求為MgO含量4.5%±0.5%。控制熟料中鎂含量，可確保熟料化學指標符合國家標準要求，同時有利于最大限度地利用高鎂石灰石，保證礦山石灰石開采量的問題，又做到了善用資源的企業使命。控制熟料中鎂含量重點就是抓住入均化堆棚石灰石鎂含量的控制，經實際生產經驗及反推計算，石灰石鎂含量控制范圍為3.5±0.3%。根據礦山開采及裝車點，我們將礦山分為上中下三個點，集中對每個礦點采樣分析，確定其化學成分的波動范圍，并在每次爆破后再次采集大量樣品分析，制定出三個礦點的搭配破碎比例，由質控處按要求執行，在破碎期間，以不超500t為取樣編號進行采樣分析，樣品采集分為均化堆棚采樣和皮帶采樣，代表性強，能有效反應破碎石灰石的品質情況，根據化學成分，隨時對三個礦點的搭配比例進行適當調整，保證了石灰石鎂含量長期受控。對布料機進行優化改造，在設計基礎上提升了布料機的堆料高度，促使石灰石儲量增加了1萬噸，石灰石堆棚布料層數達到了400層以上，極大改善了石灰石品質的均勻性，為穩定配料操作和改善熟料質量創造有利條件。

2.2 調整配料方案

生料鎂含量過高后，對窯系統的煅燒極為不利，物料很容易在分解爐、煙室等位置結皮，通風影響較大，窯內窯皮極不規則，厚薄不一，且容易結大塊起球等，既制約了煅燒，熟料質量也得不到保證。我們通過近一年的摸索和總結，制定出了不同鎂含量情況下的配料方案，通過配料方案的優化，以改善高鎂對煅燒的制約，取得了明顯效果。根據熟料鎂含量，我們制定了幾種配料方案，在實際生產過程中，取得了良好效果。表3為我公司現用的配料方案。

當熟料MgO含量在＜3.0%時，選用普通國標配料方案。

當熟料MgO含量在3.0%～4.2%時，適當降低了飽和比，有利于鎂含量的控制，同時提高AM值。在此種情況下，隨著MgO含量的提高，適當降低生料Fe203指標，以增加液相黏度和燒結范圍，改善熟料質量和操作的適應性。

熟料MgO含量>4．2%時，熟料率值控制為KH=0.91±0.02，SM=2.9±0.1，IM=1.60～1.70，增加Fe2O3的含量，降低鋁率，以降低液相黏度，避免窯內結圈、結蛋，控制飛砂料。表4為不同鎂含量配料方案與強度。

表3 配料方案

2.3 優化操作

2.3.1 降低并穩定分解爐出口、窯尾和C5溫度，降低并穩定入窯分解率

煅燒高鎂石灰石液相過早出現，易形成黏性物料，在預熱器、窯尾煙道、C5及下料管道等處極易結皮引起堵塞，針對這些情況，嚴格控制分解爐出口、窯尾和C5溫度。正常生產時，分解爐出口溫度一般控制在880℃左右，而在煅燒高MgO熟料時，控制在850℃～870℃，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，減少結皮堵塞情況的發生，同時也減輕了窯內結長厚窯皮、結圈。控制入窯物料表觀分解率在90%左右，最高不超過94%。在生產實踐中，常出現因為入窯物料分解率過高達96%，熟料升重降低，質量下降。分析認為，由于分解率過高，也就是生料預燒較好，使液相提前出現，窯內碳酸鹽分解帶縮短，固相反應帶相應拉長，使化學反應產物活性降低，從而導致熟料升重降低，熟料實物質量下降。

表4 不同鎂含量配料方案與強度

表5 煤的工業分析

2.3.2 加強篦冷機操作

熟料急冷，可使熟料中阿利特、貝利特尤其β型C2S晶形穩定，并使液相來不及結晶而形成更多的玻璃體，避免L（液相）+C3S→C3A+C2S的轉熔反應；同時也可使方鎂石晶體尺寸減小，提高方鎂石水化產生應力的分散度，減小因方鎂石對水泥安定性的影響。因此，在篦冷機操作過程中，應保持好篦冷機各室合理的壓力，特別是一室的壓力，調節掌握好篦床速度，并保持一、二室風機用全風，使通過高溫料層的風量穩定而充分料層控制900mm～1100mm，確保冷卻效果。

2.3.3 調節煤粉燃燒器內外用風控制燒成帶長度

燒成帶長，物料在窯內更易提前黏結成球，窯況不穩定時甚至形成大球、大塊，熟料結粒不均，fCaO高，升重低。生產過程中，根據我公司實際情況提高一次風壓，縮短火焰，調節好煤粉燃燒器內外用風比例（不同的燃燒器、煤質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＜15m。

表6 煤的細度控制

2.3.4 煤質的選擇和煤粉細度的控制

煅燒高鎂熟料需用高品質高發熱量的煤炭，我廠煤煙選擇熱值≥21736kJ/kg（5200kcal/kg）的煤炭。通過多次實驗低于20900kJ/kg（5000kcal/kg）的煤碳在煅燒過程中，用煤量比21736kJ/kg（5200kcal/kg）增加約20%，黑火頭較長，長長厚窯皮，窯尾溫度高，窯內還原氣氛嚴重。熟料出現黃心料和包裹料。我廠煤粉細度根據揮發分控制。表5為煤的工業分析；表6為煤的細度控制。

2.3.5 生料細度的調整

圖1 中控截圖

碳酸鎂和碳酸鈣分解時所需的溫度差距較大，碳酸鎂分解所需的溫度更低，在600℃開始分解，而碳酸鈣則需到897℃。碳酸鎂出現液相的溫度比碳酸鈣分解所需的溫度也低，因此容易出現對碳酸鈣的包裹，造成生料在分解爐、C5、咽室等結皮。在實際生產過程中，為了減少碳酸鎂提前出現液相對生料的包裹，隨著生料鎂含量的增加，我們逐步放寬對生料細度的控制，鎂低于3.0時，料比較耐火，0.08mm細度控制在22%以內，隨著鎂的增加逐步放寬，當生料中鎂達到3.2%時，生料細度放寬到28%，能有效的減少物料在分解爐等處的結料現象。圖1為中控室截圖。

3 應用體會

（1）MgO過高對熟料產質量的影響巨大，每上升1%的MgO，熟料28d抗壓強度降低約1.5MPa。但只要對配料方案和工藝操作及時作出適應性的調整，是完全可以扭轉的。

（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，必須采用高品質煙煤，否則將更加惡化窯情。

（4）在回轉窯操作中，應控制燒成帶長度，適當降低窯尾、分解爐出口溫度等工藝參數，控制熟料結粒，實現急冷煅燒。

4 結 論

不斷的進行摸索和調整各項參數，熟料質量沒有因為高鎂而降低，反而合理使用，即可降本石灰石的開采成本，降低煤耗，對熟料也有一定程度的提升，高鎂石灰石完全可以使用。在使用中發現熟料的易磨性和強度都有明顯的改善，熟料小磨時間提高了10min，熟料3d強度由30.1MPa提高至33.5MPa，28d強度由原來的54.3MPa提高至58.8MPa。因熟料強度的提升，熟料摻比P·C32.5R由原來的59%下降為55%，P·O42.5R由原來的83%降至79%。水泥磨電耗由原來的34kWh/t降至30.2kWh/t。水泥磨臺時產量提高10t/h以上。使用高鎂石灰石，降本了我公司的生產成本，提高了熟料強度。