合理利用高鎂質石灰石生產優質熟料

徐田波

（喀什天山水泥有限責任公司，新疆 喀什 844000）

我公司石灰石礦山有四條礦脈，分別注為1#礦脈、2#礦脈、3#礦脈和4#礦脈，在開采勘探過程中，檢測見3#礦脈石灰石中氧化鎂含量較高，為了綜合開采合理利用，要充分利用高鎂石灰石，我們采用低鎂石灰石與之搭配使用，把高鎂石灰石合理消化掉，為企業提高效益，實踐出真知，我們不斷調整配料方案，優化煅燒操作等措施，取得了一定的成效。

1 正常生產時，入窯生料及出窯熟料MgO 含量變化情況對比分析

此次熟料配料方案采用了KH=0.90±0.02、n=2.6±0.1、P=1.40±0.1。生料、熟料化學成分、率值及礦物組成的詳細數據如下：

入窯生料成分 表1

熟料化學成分 表2

2014年6-8月，為及早獲得礦山開采許可證，需搭建開采平臺，對3#礦山進行爆破搭建平臺，3#礦山的石灰石氧化鎂含量較高，開采后廢棄，成本流失損失太大，我們在公司領導的倡議下，搭配低鎂石灰石，合理利用高鎂石灰石，起初石灰石搭配不均勻，造成進廠石灰石氧化鎂急速上升，氧化鎂從1.0%上升到6.%，且波動較大，入窯生料中的MgO 達到2.5%，由于使用高MgO 石灰石經驗不足，配料方案和熟料煅燒操作都沒有及時作出調整，造成窯況長時間不正常，燒出熟料游離氧化鈣較高，熟料強度降低。

2 高MgO 石灰石對熟料煅燒的影響

入窯生料中MgO 含量上升導致了出窯熟料結粒明顯增大，且粗細不勻，飛沙嚴重。同時，也會發現窯內結圈結蛋頻繁，從液相量上看，由于生料成分變化不大，主要液相量由三氧化二鋁和三氧化二鐵提供，再氧化鎂含量上升后，相當于增加了液相量，同時在加大了MgO 的含量后，使得熟料出現液相量的溫度有所下降，增多了熟料低溫液相量，減小了液相的粘度，造成過渡帶存在大量的液相，熟料不僅提早結粒，并且結粒不斷變大，當大顆粒到達燒成帶之后，增加了熱量由表面到內部所要的時間，但是預分解窯中的物料速度又比較快，物料停留在窯中的時間比較短，熟料不容易燒透，就會造成黃心料，熟料游離氧化鈣升高，為了降低熟料游離氧化鈣，中控窯操就會降低窯轉速，延長煅燒時間，來達到降低熟料游離氧化鈣，但這樣的做法有適得其反，更加惡化了窯況，此時應適當降低熟料中的液相量，提高硅酸率，降低熔劑礦物，用高MgO 提供的液相來補充降低減少的液相量，從而使熟料中的液相量達到均衡，來保證窯的煅燒。其次，利用高鎂石灰石，生料易燒性變好，相應降低了液相出現的溫度，分解爐溫度還在正常控制的溫度下，窯尾煙室以結皮積料，應適當降低分解爐出口溫度。

3 使用高鎂石灰石對熟料質量的影響

我公司4000T/d 新型干法生產線是φ4.6×72M 中空窯，在沒有使用高鎂石灰石之前，出窯熟料基本穩定，三天強度在28-31 兆帕，28 天抗壓強度在55.0 兆帕，搭配使用高鎂石灰石之后，氧化鎂和氧化鐵和量增加，液相粘度降低，易燒性得到改善，是燒結范圍變窄，不利于游離氧化鈣的吸收和各種礦物晶體的發育，窯易結圈，窯電流比正常生產時大幅度上升，物料被帶起的高度增加，為了降低燒成溫度，可通過降低頭煤用量來降低窯內熱力強度，但隨著窯頭用煤量的減少，窯內熱焓降低，出窯熟料結構疏松，游離氧化鈣升高，熟料強度下降較明顯，而把熟料中的MgO2 從1.5%變為3.8%時，出窯熟料3 天強度降為25-28 兆帕，下降3 個兆帕，熟料28 天抗壓強度下降為51.8 兆帕，下降3.2 兆帕。通過實踐得出，隨著石灰石中氧化鎂含量的上升，熟料強度逐漸下降，以此可以提高生料中SM 和KH，相應提高熟料中的硅酸鹽礦物，提高熟料強度。

4 采取的措施

為提高熟料質量和煅燒操作，盡可能降低石灰石原料對操作煅燒的影響，生產出優質熟料，再生產過程中采取了一系列措施，取得了較好的成果，具體如下：

4.1 合理搭配高鎂石灰石并嚴格執行以穩定配料

從石灰石進廠和石灰石搭配上嚴格把關，可以進一步使熟料中氧化鎂含量穩定。同時，要求料場管理員將不同品位的石灰石分開堆放，原料進料工按照化驗室下達的進料單比例進行搭配入庫，保證均化原料，穩定入窯生料中的氧化鎂含量，從而為熟料煅燒提供充足的有利條件。

4.2 調整配料方案

隨著氧化鎂含量的逐漸升高，明顯感覺到熟料結粒粗大，窯內易結球，煅燒困難。為此，按照熟料各相能以固溶體形式吸收的氧化鎂在2.0%左右，根據氧化鎂高相當于提鐵這一理論，我們對配料方案做出了及時的調整。同時，整個過程在基于KH 穩定的情況下，提高SM 來降低熟料形成時的液相量，這樣有利于改善易燒性，也防止了液相量大、對窯造成不利影響的難題；而提高IM 值，則增加了液相粘度，對減輕窯內結球，控制飛砂料有一定效果。

4.3 加強崗位管理，降低出磨細度

碳酸鹽在分解過程中，生料細度是影響其分解的重要因素。一般來說，生料顆粒直徑越小，則比表面積越大，傳熱面積越大，從而使分解速度加快。。因此，生料顆粒均勻，可以加速碳酸鹽的分解，特別是生料中結晶硅較高時，一定要降低生料細度，使生料中結晶氧化硅粒徑降低，有利于熟料煅燒，因碳酸鈣分解后形成多孔的氧化鈣，是靠氧化硅向氧化鈣的孔內移后進行反應的，大顆粒的氧化硅更容易形成瘤狀、帶狀的C2S，再生料飽和比偏高的時候，既使形成了C3S，結晶也比較粗大，游離氧化鈣更易形成，通過降低生料細度和加強輥壓機操作工的操作，控制生料細度在15%以內（正常控制指標在20%以內），提高了生料易燒性。

4.4 嚴格執行薄料快轉制度，提高窯的快轉率

因我公司窯長度為72M，所以物料在窯內有足夠的停留時間，可以有效提高物料的熱交換率，從而適當降低要內的填充系數，窯運行采用稀料快速燃燒，正常給料量為300 噸/小時，窯速控制在3.4RPM 以上。充分提高了窯內換熱和翻料的數量，減少了材料的粘結，有利于形成C3S 和換熱。同時，稀料的快速旋轉也相對降低了窯內物料的裝填率，降低了窯內通風阻力，促進了粉煤灰的煅燒。這樣，在保證煅燒正常的條件下，每一級都力求使窯速保持在較高的速度。嚴禁使用慢窯料。頂火被強制燃燒，降低了窯內球和結圈的可能性。

5.加強生料入窯分解率和窯尾溫控制，實現低溫煅燒。

碳酸鹽分解是吸熱反應。純碳酸鈣分解所吸收的熱量為每公斤1645j/g，為890度，是熟料形成過程中消耗最多熱量的一個過程。因此，提供足夠的熱量可以使碳酸鹽的分解速度提高。而物質溫度上升到900 度時，碳酸鈣的分解反應會快速進行。分解時間縮短，溫度過高，會增加廢氣的溫度和熱量消耗。預熱器結皮堵塞的可能性大，氧化鎂正常的時候，分解爐溫度在870-880℃左右，入窯的分解率控制在90%左右。煅燒高美料后，分解爐爐的溫度應控制在840-850°C，窯的分解率控制在87%左右。這可以防止系統因分解率高而結皮，并適當減少窯內使用的煤量。將窯尾溫度由原來的1100°C 降低到1050°C 左右，嚴禁用大火，避免因煤燃燒不完全而造成窯內還原氣氛，使窯系統保持低溫煅燒狀態。它可以緩解氧化鎂含量高導致燒結區狹窄、操作困難的情況，也可以減少窯皮厚的形成和窯內結圈的問題。

（1）重視篦冷機的操作，提高二、三次風溫，加速熟料冷卻。

在操作中要盡量控制好篦冷機料層厚度，降低出篦冷機熟料溫度和廢氣溫度，提高入窯二次風溫和入分解爐三次風溫，保證窯內火焰通暢和煤粉在分解爐內完全燃燒；篦冷機料層厚度控制在適當的范圍內，可有效保證窯內二次風溫度在1050℃左右，三次風溫度控制在900℃左右，從而提高了煤粉的燃燒速度和溫度。燃燒區和提高熱回收能力。另外，控制篦冷機料層的厚度可以加快冷卻速度。使熟料中C3S 和β-C2S 晶形穩定，產生更多的玻璃體，避免L（液相）+C3S→C3A+C2S的轉熔反應，同時也有利于形成小晶格的氧化鎂礦物，提高氧化鎂在液相中的溶解度，減少方鎂石對水泥安定性的影響。

（2）加強對噴煤管的調節

在高鎂石灰石的燃燒過程中，根據實際情況對噴煤管道進行了調整，通過調整一次風壓和噴煤管胴體，以及直流風和軸流風閥開度，確保火焰強而有力，不掃窯皮，燒帶溫度逐漸升高，窯皮結構大大改善，熱系統穩定。當窯體出現環形跡象時，及時移動噴煤管，改變噴煤管燃點的位置。使其在冷熱交替的情況下，不容易形成結圈。此外，根據窯況，調整了噴煤管內外風的蝶閥，使火焰形狀穩定，避免了火焰形狀不穩定引起的窯皮異常問題。

（3）提高高溫風機的轉速

提高高溫風機轉速可提高分解爐的氣固比，降低固相濃度，保證分解爐內物料分布均勻，加強窯內通風，防止還原氣氛產生。此外，由于氧化鎂含量高，窯尾煙室和分解爐的收縮容易發生，影響燒蝕，因此應定期清理煙室和分解爐的縮口，防止窯尾煙室的外殼阻礙窯的通風，進而產生窯內的還原氣氛。

5 效果

通過采取上述措施，充分利用了現有的高鎂礦產資源，實現了回轉窯的穩定運行，解決了窯中長厚窯皮、結球、結圈現象，提高了窯熟料的質量和窯的運行速度，實現了優質高產、低消耗。保證出廠水泥質量優質穩定，取得了較好的經濟和社會效益。使得天山多浪水泥在新疆享有較高的信譽。