5000t/d生产线煅烧高镁熟料的生产实践

　　我公司2×5 000t/d生产线I期于2004年底投产，石灰石矿山其一属奥陶纪马家沟组地层(OM)，北庵庄段中薄层灰岩、云斑灰岩中夹白云质灰岩，而且由于受较多断层影响，接触东黄山段白云岩较多，造成石灰岩矿层结构复杂。我公司自开始生产即搭配使用高镁石灰石，在生产过程中，注意总结工艺操作、熟料质量等方面的经验，并采取了积极有效的措施，取得了较好的效果。

 

　　1 高镁石灰石的应用情况

　　原材料化学分析见表l，熟料质量见表2和表3。

 

表1 原材料的化学成分分析(%)

 

 

表2   调整前熟料化学成分、率值及矿物组成

 

 

3  调整前熟料物理性能

 

 

　　在实际生产过程中，随着MgO含量的升高，出窑熟料结粒明显增大，而且大小不均匀，飞砂严重，黄块较多；大粒熟料外观颜色发黑，但破碎后多数黄心，结构疏松，f-CaO严重偏高，升重值大幅度下降，熟料质量明显降低。同时工艺上表现为窑内通风不畅，因强加煤而造成还原气氛明显，长厚窑皮、结大球，窑况明显恶化，窑内热工制度很不稳定，多次出现因大料块和结大蛋而停篦冷机处理。并出现预热器堵塞等连锁反应，给窑稳定操作带来了很大困难，熟料产量大幅度降低，熟料质量受到严重影响，熟料MgO含量从3.2%提高到4.8%，3d抗压强度下降了0.9MPa，28d抗压强度下降了2.6MPa。

 

　　2 MgO对熟料烧成和质量影响的原因分析

　　在近几年的生产实践中，我们总结和验证了熟料MgO含量对熟料煅烧和质量的影响。

 

　　如果熟料MgO含量偏高(<3.2%)，熟料煅烧时，MgO有一部分与熟料矿物结合成固溶体并存在于中间相中，多余的MgO则如同提高了Fe₂O₃的含量，可降低液相出现的温度并增加液相量，降低液相的表面张力，从而促进C2S对CaO的吸收，有利于煅烧。

 

　　如果熟料MgO含量较高(3.2%～4.2%)，液相表面张力大幅度下降，含4%MgO时的表面张力为0.51N/m，迫使其煅烧温度要比正常温度低，煅烧范围要比正常窄，不利于f-CaO的吸收和晶体发育。表现在熟料外观结粒细小，飞砂严重。同时，在煅烧方面表现为易烧性好，但烧结范围变窄，操作难度大。

 

　　如果熟料MgO含量过高(>4.2%)，熟料出现结球严重，窑电流平均达450A以上，频繁出现结大球，冷却破碎之后的熟料大多数为黄块，窑头飞砂严重。我们采取常规的降铁措施，现象不但没有扭转，反而更加恶劣，反常规调整，却有效果。从资料^[1]得知，MgO含量>4.2%时，熟料液相黏度增加，使阿利特结晶困难，从而使结粒变大，窑内极易结圈、结蛋。

 

    综上分析，我公司熟料强度偏低的根本原因是出窑熟料MgO含量偏高，而配料方案和煅烧操作又没有及时或有效地作出适应性的调整，从而造成不正常窑况的出现和熟料强度的降低。

 

　　3 采取措施

　　3.1 控制石灰石中MgO含量

　　为了使熟料中MgO含量达到公司内控指标4.0%±0.2%，必须控制石灰石中MgO含量2.8%±0.2%。从石灰石进厂质量把关开始严格控制，分矿点搭配到位。同时强化石灰石均化效果，严格控制石灰石堆棚布料层数在400层以上，以改善和稳定生料质量，为稳定操作和熟料质量创造条件。

 

　　3.2 调整配料方案

　　原配料方案熟料三率值控制指标为：KH=0.91±0.02，SM=2.5±0.1，IM=1.4±0.1。

 

　　当熟料MgO含量在3.2%～4.2%时，选用三高配料方案，将熟料KH提高到0.92±0.02，SM提高到2.6±0.1，IM提高到1.5±0.1。在此种情况下，随着MgO含量的提高，适当降低生料Fe203指标，以增加液相黏度和烧结范围，改善熟料质量和操作的适应性。

 

　　熟料MgO含量>4.2%时，熟料率值控制为KH=0.92±0.02，SM=2.6±0.1，IM=1．4±0．1，增加Fe₂O₃的含量，降低铝率，以降低液相黏度，避免窑内结圈、结蛋，控制飞砂料。

 

　　3.3 优化操作参数

　　3.3.1  降低并稳定分解炉出口、窑尾和C5温度

　　液相过早出现，易形成黏性物料，在预热器、窑尾烟道、C5及下料管道等处极易结皮引起堵塞，针对这些情况，应该严格控制分解炉出口、窑尾和C5温度。正常生产时，分解炉出口温度一般控制在880℃左右，而在煅烧高MgO熟料时，控制在850～880℃，将窑尾温度由原来的1050～1100℃降低至l 000～1050℃，避免液相过早出现，减少结皮堵塞情况的发生，同时也减轻了窑内结长厚窑皮、结圈。我们在C5的下料管位置，设置了吹堵装置，及时有效地处理了故障，提高了窑的运转率。

 

　　3.3.2  降低并稳定入窑分解率

　　控制入窑物料表观分解率在90％左右，最高不超过94％。在生产实践中，常出现因为入窑物料分解率过高达96％，熟料升重降低，质量下降。分析认为，由于分解率过高，也就是生料预烧较好，使液相提前出现，窑内碳酸盐分解带缩短，固相反应带相应拉长，使化学反应产物活性降低，从而导致熟料升重降低，熟料实物质量下降。

 

　　3.3.3  加强篦冷机操作

　　熟料急冷，可使熟料中阿利特、贝利特尤其β型C2S晶形稳定，并使液相来不及结晶而形成更多的玻璃体，避免L(液相)+C3S→C3A+C2S的转熔反应；同时也可使方镁石晶体尺寸减小，提高方镁石水化产生应力的分散度，减小因方镁石对水泥安定性的影响。因此，在篦冷机操作过程中，应保持好篦冷机各室合理的压力，特别是一室的压力，调节掌握好篦床速度，并保持一、二室风机用全风，使通过高温料层的风量稳定而充分，确保冷却效果。

 

　　3.3.4  调节煤粉燃烧器内外用风控制烧成带长度

　　烧成带长，物料在窑内更易提前黏结成球，窑况不稳定时甚至形成大球、大块，熟料结粒不均，f-CaO高，升重低。生产过程中，根据我公司实际情况控制好一次风量，调节好煤粉燃烧器内外用风比例(不同的燃烧器、煤质和热工制度是不同的)，从而确保煤粉快速燃烧，使火焰缩短，控制烧成带长度。

 

　　4 效果

　　1)随着上述针对性措施的调整到位，出窑熟料外观质量明显改善，熟料结粒细小均齐，粉粒少，黄块极少，升重提高近70g/L，质地坚硬，可以判断熟料实物质量明显提高。熟料3d、28d抗压强度有大幅度的提高，3d抗压强度平均达32.3MPa，较调整前提高了2.0MPa；28d抗压强度平均达62.2MPa，较调整前提高了3.9MPa。调整后的熟料化学分析及物理性能见表4及表5。

 

表4    调整后熟料化学分析

 

 

 

表5   调整后熟料物理性能

 

 

2)出窑熟料岩相结构明显改观。从显微照片可以看出，形成了较多的带状阿利特晶体，长宽比较大，达2．0以上，晶体尺寸10～50μm，并有少量异常大晶体。B矿数量较少，难见矿巢结构，常见尺寸10～25μm，圆形，大多有双晶纹。

3)通过采取上述配料方案和工艺操作措施，实现了回转窑稳定操作，解决了窑内结大球，结圈现象，提高了窑的运转率，不仅综合利用了我公司自备矿山大量的高氧化镁石灰石矿产资源，而且使熟料质量稳定提高，取得了较好的经济效益和社会效益。

5 应用体会

    1)MgO过高对熟料产质量的影响巨大，每上升1％的MgO，熟料28d抗压强度降低约1．5 MPa。但只要对配料方案和工艺操作及时作出适应性的调整，是完全可以扭转的。

    2)不能在MgO升高过程中一味地降低Fe2O3。

    3)在使用高镁原料时，必须采用高品质烟煤，否则将更加恶化窑情。

    4)在回转窑操作中，应控制烧成带长度，适当降低窑尾、分解炉出口温度等工艺参数，控制熟料结粒，实现急冷煅烧。