煤矸石在熟料生產線上的應用

鄭 波，王彬彬，劉小千，宋亞飛

（1.焦作千業水泥有限責任公司，河南 焦作 454100；2.河南省建筑工程質量檢驗測試中心站有限公司，河南 鄭州450000）

0 前言

焦作煤業集團在多年煤礦開采過程中，產生了大量的煤矸石，既無法銷售，又無法使用，常年堆積在礦區內部，占據了大量的土地，消耗了大量的人力和物力，也存在很大的安全隱患。如何合理處置這些煤矸石，成為企業發展的一大難題。在此情況下，焦作千業水泥有限責任公司（以下簡稱“我公司”）將焦作市數十年堆積的廢棄煤矸石進行配料試驗，受煤矸石化學成分及焦作當地原燃材料質量的限制，在煤矸石配料方面進行了探索，取得了一定的經驗。

1 煤矸石化學成分分析

由于煤矸石產生的時間跨度大，堆積時間較長，因此化學成分變化非常大，經過多次取樣，煤矸石化學成分見表1。

表1 煤矸石化學成分分析 %

按照表1所示，煤矸石化學成分變化非常大，而且由于長時間堆積，導致煤矸石粒度不一，這些對使用都會造成一定的困難。

2 煤矸石使用的前期工作

為更好的使用煤矸石，在使用之前，我公司對煤矸石進行了破碎處理，其化學成分見表2。在處理過程中將前期檢驗的化學成分差異較大的煤矸石進行了一定程度的均化，確保處理過的煤矸石化學成分盡可能均勻穩定。

表2 破碎處理后的煤矸石的化學成分分析 %

由表2看出，破碎過后的煤矸石雖然化學成分仍然有波動，但是已經基本上能滿足使用要求了。

3 煤矸石配料應用

我公司生料采用三組份配料，分別是石灰石、河道淤沙、轉爐渣，其化學成分見表3。

表3 千業水泥公司原料化學成分分析 %

由于我公司原材料中MgO含量偏高，經過多年的生產實踐，摸索出了高鐵低鋁的配料方案，熟料中Al2O3嚴格控制在4.8%以內，否則生產的連續運轉將會受到較大的影響。但由表2和表3的數據可以看出，我公司原材料中Al2O3的含量偏高，在保證熟料Al2O3的前提下，我公司進行了配料方案的制定，初步將煤矸石的配比設定在1.5%（見表4）。

表4 使用煤矸石前后生料配比 %

對應的熟料化學成分及物理性能分析見表5。由表5可以看出，煤矸石配比達到1.5%以后，熟料中Al2O3含量平均上升了0.1%，已經接近4.8%，熟料的硅率（SM）有所下降，鋁率（IM）有所上升，但熟料強度變化不大。為了控制熟料Al2O3中含量，繼續提高煤矸石的配比，我公司在原有原材料的基礎上，對入窯煤質進行了調整，見表6。

表5 煤矸石配比1.5%時的熟料分析

表6 進廠煤質的工業分析變化

通過煤質的調整，有效的控制了熟料Al2O3中的含量，為煤矸石的進一步使用奠定了基礎。經過一段時間的使用，我公司煤矸石配比提高到3%，具體熟料的化學分析和物理性能見表7。

由表7可以看出，煤矸石配比增加到3%以后，由于采取了相應的措施，整體熟料質量未發生大的變化，而且熟料強度較之前有了小幅度的上升。

4 總結

（1）煤矸石中雖然化學成分波動較大，但是經過前期處理以后，其易磨性和易燒性要優于河道淤沙。這是因為河道淤沙內的SiO2為結晶硅，易磨性較差，而煤矸石內的SiO2和軟質砂巖的SiO2類似，因而其易磨性要好一點。再加上煤矸石本身具有約500×4.18kJ/kg的發熱量，對整個生料的易燒性方面有一定程度的改善。在使用煤矸石以后，我公司熟料飽和比控制比之前提高了0.02，熟料強度也有了一定程度的提高。

表7 煤矸石配比3%后熟料的成分分析

（2）由于煤矸石Al2O3含量在15%左右，再加上在煤矸石處理過程中噴水、整體粒度小于30mm，因此在使用過程中有可能會出現滯倉、堵料的情況，因此我公司在使用過程中特別規定配料站倉位需嚴格控制。

（3）煤矸石配比不建議過大，可以根據實際投料量進行靈活調整。一方面由Al2O3含量過高，會對熟料三率值控制以及水泥性能帶來影響；另一方面使用煤矸石配料以后有可能會出現液相量過大、導致結皮量增多，出于系統（特別是預熱器）運行安全考慮，建議配比不宜過大。在運行過程中，需注意控制五級下料管溫度不超過910℃，預熱器崗位工加大預熱器系統的檢查及清掃頻次（五級和煙室每1h清理一次），預熱器旋風筒出現負壓為零的情況要及時止料，防止出現堵料情況。

（4）我公司自4月開始使用煤矸石至今，已經消耗煤矸石4萬多t，直接和間接的經濟效益超過10000萬元。而且盤活了大量的土地資源，社會效益也非常明顯。