高鎂石灰石生產(chǎn)水泥熟料實踐

袁 暢

（重慶南桐礦業(yè)有限責任公司，重慶 400802）

0 引言

重慶南桐特種水泥有限公司（簡稱特水公司）自備石灰石礦山存在MgO 含量較高的問題，表皮層石灰石MgO 高達20%，無法作為水泥生產(chǎn)原料，所以另建了一條年產(chǎn)200 萬t 的砂石骨料生產(chǎn)線消化表皮層物料，而下層石灰石的MgO含量也高達4%，經(jīng)過合理搭配開采后基本滿足了水泥生產(chǎn)之需。

礦山表皮層及其與合格區(qū)域的過度帶，質(zhì)量都較差，各斷層及夾層的成分差別也較大，CaO 含量在40%～46%左右，大量使用，就會造成燒成系統(tǒng)熱工制度紊亂，窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋；水泥后期強度偏低等問題。只有把過渡帶等不合格物料與優(yōu)質(zhì)石灰石合理搭配成合格原料才能作為水泥生產(chǎn)原料。本文就高鎂石灰石生產(chǎn)水泥熟料的實踐進行介紹。

1 高鎂石灰石的使用及結(jié)果

1.1 高鎂石灰石的使用

優(yōu)良礦山不斷減少，石灰石開采能否做到最小的剝采比，直接關(guān)系到開采成本和水泥質(zhì)量；表層高鎂石灰石雖然用于骨料加工，其下石灰石依含量高的問題，生產(chǎn)的高鎂熟料質(zhì)量波動大，混合材摻量少，水泥進入攪拌站困難。現(xiàn)就使用情況進行統(tǒng)計分析，原材料化學成分見表1，具體配方見表2。

表1 原材料化學分析（單位：%）

表2 調(diào)整前的配方和技術(shù)參數(shù)

1.2 結(jié)果分析

（1）對燒成制度的影響。在生產(chǎn)中，隨MgO含量升高，出窯熟料結(jié)粒變差，結(jié)粒明顯增大，而且大小不均勻，黃心料較多；工藝上還原氣氛明顯，“飛砂”嚴重，窯內(nèi)通風不暢，長窯皮、結(jié)圈起蛋，窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，fCaO 嚴重偏高，多次出現(xiàn)因大塊料和結(jié)蛋料而停篦冷機處理，既影響質(zhì)量，又帶來安全隱患，給水泥窯穩(wěn)定操作帶來困難，熟料產(chǎn)量急劇下降；MgO 適當偏高時，能夠降低液相出現(xiàn)的溫度并增加液相量，降低液相的表面張力，也能促進C2S 對CaO 的吸收，某種程度上也有利煅燒。

（2）對水泥質(zhì)量的影響。從表2 中可以分析出：隨著熟料MgO 含量增加，調(diào)制混凝土的用水量增高，28d強度下降明顯。同時，高鎂熟料強度低，fCaO 偏高，用水量增大，影響熟料組分，不穩(wěn)定的液相量影響窯況。

2 提升熟料質(zhì)量的優(yōu)化措施

2.1 搭配開采控制石灰石中MgO含量

盡可能把熟料中MgO 含量控制在3.0%以內(nèi)，控制進入均化場石灰石中MgO 含量和CaO 含量，分區(qū)域搭配，強化均化效果，適時掌握礦山石灰石變化情況，對每個區(qū)域的鉆孔料及時分析，適時調(diào)整搭配。

2.2 調(diào)整配料方案

由原來的2.5～2.6 的硅酸率提高到現(xiàn)在2.6～2.7 的硅酸率，適當采用高SM值配料，以解決MgO 含量高的物料，液相量多，且提前出現(xiàn)，容易出現(xiàn)預熱器結(jié)皮，窯尾結(jié)圈，影響水泥窯工況，影響物料流速、窯內(nèi)通風，進而影響熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量；適當降低Fe2O3、Al2O3含量，可以控制液相總和，適當提高硅酸鹽礦物總和，特水公司將生料配料中加2%鵝卵石降低生料中Al2O3含量和直接降低鐵粉配量即可達到目的。

2.3 優(yōu)化工藝參數(shù)

（1）由于MgO 含量影響，液相量過早出現(xiàn)，易形成黏性物料，針對在預熱器、窯尾煙室、C5 預熱器以及下料管道等處極易結(jié)皮引發(fā)堵塞的情況，嚴格控制分解爐出口、煙室和C5 預熱器溫度。正常情況，分解爐出口溫度一般控制在890℃左右，而在煅燒高鎂熟料時，控制在860～880℃，將煙室溫度由原來的1100℃以上，降低至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，提高了水泥窯的運轉(zhuǎn)率，也保證水泥窯的安全穩(wěn)定運行，對設備、對人員安全威脅大大減少。

（2）降低入窯生料分解率。把入窯物料分解率由原來的95%以上，控制到現(xiàn)在的93%左右。在生產(chǎn)實踐中，常出現(xiàn)因為控制入窯物料分解率過高，造成熟料立升重降低或波動大，熟料過燒或欠燒，質(zhì)量下降。分析認為，由于分解率過高，即生料預燒較好，使液相提前出現(xiàn)，窯內(nèi)碳酸鹽分解帶縮短，固相反應帶相應拉長，使化學反應產(chǎn)物活性降低，從而導致熟料立升重降低，熟料實物質(zhì)量下降。

（3）加強熟料急冷操作。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；同時也可使方鎂石晶體尺寸減小，提高方鎂石水化產(chǎn)生應力的分散度，減小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(diào)節(jié)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(wěn)定而充分，確保冷卻效果。

（4）調(diào)節(jié)燃燒器改變火焰形狀。調(diào)整窯頭噴煤管內(nèi)外風，控制燒成帶長度，燒成帶過長，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，fCa0 高，升重低。生產(chǎn)過程中，根據(jù)實際情況控制一次風量，調(diào)節(jié)噴煤管內(nèi)外用風比例，確保煤粉快速燃燒，使火焰縮短，控制燒成帶長度，熟料結(jié)粒有所改善（見圖1）。

圖1 實施優(yōu)化措施后的熟料

3 效果分析

隨著上述措施實施，出窯熟料外觀質(zhì)量明顯改善，熟料結(jié)粒細小均齊，粉粒少，黃塊少，升重穩(wěn)定，熟料顆粒質(zhì)地堅硬；熟料3d、28d 抗壓強度有所提高，3d 抗壓強度平均達34.6MPa，較調(diào)整前提高0.4MPa,28d抗壓強度平均達56.5MPa,較調(diào)整前提高了3.8MPa；調(diào)整后的配方和技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 調(diào)整后的配方和技術(shù)參數(shù)

從表3中可以分析出：

（1）熟料中MgO 含量控制在3%以內(nèi)，熟料總體質(zhì)量都不錯。

（2）隨著熟料MgO含量的下降，在燒熟燒透的情況下，強度逐步上升。

（3）從煅燒角度看，調(diào)整配方解決了窯內(nèi)結(jié)大球，結(jié)圈現(xiàn)象，實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定操作，提高了水泥窯的運轉(zhuǎn)率，不僅綜合利用了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)濟效益和社會效益。

4 結(jié)束語

（1）MgO 過高對熟料質(zhì)量的影響巨大，每上升1%的MgO，熟料28d 抗壓強度降低約2MPa。適當調(diào)整配料方案和工藝操作是可以扭轉(zhuǎn)熟料質(zhì)量的。

（2）立升重K+150℃就是理論計算的燒成帶溫度，立升重控制在1270±50g/L，比較適合本企業(yè)。

（3）分解率不易過高或過低，一般控制在90%～95%比較合適。

（4）回轉(zhuǎn)窯操作中，應控制燒成帶長度，適當降低煙室、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。

（5）影響熟料燒成速度的因素主要有：化學成分、燒成溫度、反應時間、比表面積；如果化學成分不穩(wěn)定，就會帶來熱工的不穩(wěn)定。因此質(zhì)量控制要從提高過程穩(wěn)定性和生料質(zhì)量上多下功夫。