用粉砂岩替代铝矾土煅烧熟料的生产实践

  笔者公司2004年、2005年先后投产的2×5000t/d熟料生产线采用了石灰石、铝矾土、砂岩、钢渣四组份配料生产，2008年10月份后利用粉砂岩替代铝矾土进行生产，取得了较好的经济效益与社会效益。

  1  存在问题

  笔者公司配料所用的铝矾土SiO₂、Al₂O₃含量波动较大，又因公司设计早、资金紧张辅材预均化设施均化效果欠佳，当原材料发生较大波动时，生料连锁波动，造成出磨生料三率值不稳定，又因生料库均化效果差，经常出现预热器堵塞、窑内长厚窑皮、结大蛋等异常情况，并影响到2007年10月份投入生产的15MW的余热发电的安全运行。因此急需用一种成份稳定的硅铝质原材料替代铝矾土来稳定生产。

  粉砂岩是我公司所用砂岩矿点的上层覆盖物，风化较严重，粉粒较多，主要有粉砂碎屑组成的沉积岩，粒径为0.0625-0.0039毫米的粉砂的含量占50%以上，除粉砂外，其他由砂、粘土或化学沉积物组成。开采砂岩时，被剥离，既消耗大量费用又挤占空间。对其普查发现，Al₂O₃、SiO₂含量高，其成分稳定，波动较小，Al₂O₃在±2%、SiO₂在4-5%之间波动，有害成分MgO含量较低，利用价值较高。原材料化学分析及原煤工业分析。

  2    配料方案

  （1） 采用中KH一高SM一低IM的配料方案，其熟料三率值控制范围为KH=0.92±0.02,SM=2.5±0.1,IM=1.3±0.1,熟料中Al2O3控制在4.8%左右，Fe2O3控制在3.7%左右，使用粉砂岩前后熟料对比见表3。

  （2）生料易烧性。通过试验，用粉砂岩配料易烧性比铝矾土稍差，原因为粉砂岩中结晶SiO₂含量高于铝矾土中结晶SiO₂含量，结果见表4。为此采取了降低细度指标的措施，由18±1% 降为16±1% 。

  （3）生料配比变化。粉砂岩使用前后的生料配比变化见表5。

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  3   生产试验

  3.1 工艺方面

  我公司为Φ4.8m*72m预分解生产线，采用五级双系列预热器带TDF分解炉，生料制备采用Φ4.6m?（10+3.5）m中卸烘干磨，产品粒度较均匀且中粗颗粒料少（0.2mm筛余均小于1.0%，80um筛余均小于18%），对生料易烧性也非常有利。

  3.2 生产中存在问题及改进措施

  （1）熟料的硫碱比变化情况。

  粉砂岩中碱含量相对较高，如窑尾温度过高1050°C,会产生结圈。用粉砂岩替代铝矾土后，对窑工艺系统和窑的煅烧无明显影响。使硫碱比发生变化。根据S/R= SO₃/(0.85 K₂O +1.29 Na₂O)计算知，使用粉砂岩前熟料的硫碱比为0.54，使用后熟料的硫碱比为0.41，已在熟料的硫碱比控制值的下限（一般在0.5-1.0之间），导致一系列问题的出现。因此必须降低窑尾温度，由1050℃降为1020°C，并把熟料中Al2O3稍提高，以适当提高液相黏度，控制在4.9%左右。

  （2）分解炉温度变化问题。

  粉砂岩中含有的SiO₂以较小的颗粒存在，反映活性大，又因砂岩的用量减少，降低了生料中结晶SiO₂的含量，使用粉砂岩后较好地改善了熟料煅烧。因此控制分解炉温度由890℃左右降低为880℃左右，表观分解率由95%±2%改为93%±2%。

  3.3 生产结论

  （1）生料磨台时产量提高，由190 t/h提高到200 t/h。因粉砂岩粉粒较多，易于粉磨，其易磨性比铝矾土稍低，但用粉砂岩替代铝矾土，因粉砂岩SiO₂含量高，取代了一部分砂岩的用量，使最难粉磨的砂岩用量减少；又因所取代砂岩的粉砂岩中Fe₂O₃含量比砂岩中Fe₂O₃含量高3.94%，取代了一部分难粉磨的钢渣用量，因此使生料磨台时提高10 t/h，吨生料节电1.2kWh，按照年产生料530万吨计算，年可节电630万kWh。

  （2）窑台时产量提高。因粉砂岩成分稳定，因此配料稳定，生料成分波动小，生料KH合格率由不足80%提高到91%，窑况大为改观，长厚窑皮、结大蛋等不正常窑况大幅下降。产量由平均5700t/d提高到平均5860t/d，提高160t/d，标准煤耗降低-1.1 kg。结果见表6。

  （3）熟料结粒好，致密，质量稳定并有提高，提高了市场的美誉度， 3天抗压强度平均31.6MPa，28天抗压强度60.1 MPa，凝结时间也有所降低。

  （4）工艺成本大幅降低，砂岩用量减少，由使用前的8.4%降为4.2%，砂岩价格在原材料中最高，砂岩结晶高难粉磨，且使用量较大。砂岩进厂价为18.2元，粉砂岩进厂价为6.2元，按照每天生产16000吨生料计算，少配入的砂岩可降低生产成本12230.4元，多配入的粉砂岩成本3670.4元，这样少配入的砂岩可降低生产成本元减去多配入的粉砂岩成本元，每天可降低8560元，按照年运转300天计算，可节省成本256万多元。

  （5）因窑况正常，使余热发电系统运行比以前稳定，能确保运转率90%以上，发电效率提高，平均吨熟料发电33.1kWh。

  4  结束语

  利用粉砂岩替代铝矾土减少了砂岩的使用，实现了资源的有效利用，不仅没对生产造成负面影响，还大幅降低了成本，提高了台时，并使余热发电的安全运行得到了保障，收到了较好的效果。