前言

通過研究分析影響熟料流動(dòng)度和強(qiáng)度的因素，調(diào)整原料品種和配比，改善水泥熟料原料組份，優(yōu)化工序質(zhì)量控制方法，采用不同的質(zhì)量管理方案，取得了既降低生產(chǎn)配料成本，又提高熟料流動(dòng)度和強(qiáng)度的效果，最終達(dá)到提高水泥熟料的質(zhì)量，滿足高鐵水泥和樁基水泥的質(zhì)量要求。

（1）選擇適宜原然料，注意其配伍性，確定合理配料方案，加強(qiáng)操作，提高各控制指標(biāo)合格率。

（2）加強(qiáng)礦山開采、外購石灰石和堆場(chǎng)管理，穩(wěn)定石灰石品質(zhì)。

（3）考察公司配料所用的紅煤矸石的代用材料，工藝嚴(yán)格要求Al₂O₃含量在15.0%~25.0%。

（4）選用低硫煤，加強(qiáng)煤的均化，提高煤的質(zhì)量,減少煤灰對(duì)配料的影響，降低煤灰有害組份的危害作用，全硫≤1.00%。

（5）定期根據(jù)前一段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，查找影響熟料質(zhì)量性能的主要因素，并利用多元線性回歸方法，找到影響因素間的量化關(guān)系，以此調(diào)整制定更加完善的配料方案。

2.1 穩(wěn)定石灰石質(zhì)量

某公司兩條5000t/d新型干法熟料生產(chǎn)每天石灰石用量約16000t。針對(duì)充分利用礦山資源及加大外購石灰石尾礦的廢土、廢石的綜合利用，克服石灰石質(zhì)量波動(dòng)大的難題，該公司確定了實(shí)現(xiàn)“采剝并舉、合理利用、確保生產(chǎn)、協(xié)調(diào)關(guān)系、企業(yè)與社會(huì)效益兼顧”的目標(biāo)。

礦山所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦層變化大，為了掌握不同采點(diǎn)的石灰石品質(zhì),運(yùn)用鉆孔勘探掌握礦層變化規(guī)律，加強(qiáng)采場(chǎng)取樣化驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整開挖作業(yè)點(diǎn),對(duì)石灰石進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，以品位不同實(shí)施計(jì)劃開采；在此基礎(chǔ)上，還選用了附近凱運(yùn)達(dá)、邁翔、晨塔三家公司選用堿石后的石灰石尾礦(化學(xué)成分分析見表1)作為外購石灰石原料，其石灰石CaO含量波動(dòng)范圍較寬的廢土、廢石約占每天石灰石量的1/3(6000t)。對(duì)品位特別低的石灰石尾礦及自采礦區(qū)的表土、裂隙、巖溶充填物及礦層內(nèi)的夾層(見表1)，采取單獨(dú)庫存，單獨(dú)計(jì)量，通過不斷改進(jìn)工藝條件，加大綜合利用投入，實(shí)施與不同品位的石灰石按比例合理搭配使用方案。利用熒光分析儀對(duì)分析樣品石灰石快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。

表1 外購石灰石尾礦化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表

同時(shí)加強(qiáng)進(jìn)廠石灰石驗(yàn)收，制定了規(guī)范的外觀質(zhì)量驗(yàn)收流程、化學(xué)成分結(jié)果判斷流程、質(zhì)量不合格時(shí)的溝通處理程序的調(diào)整流程。

借助網(wǎng)絡(luò)上傳石灰石質(zhì)量信息，建全質(zhì)量控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，精準(zhǔn)控制,通過合理搭配，合理調(diào)整等降本保質(zhì)的措施,實(shí)現(xiàn)石灰石質(zhì)量預(yù)管預(yù)控的目的。由于石灰石質(zhì)量調(diào)整時(shí)效性的增強(qiáng)，不但在石灰石資源緊張，生產(chǎn)需求量不足的情況下保證了正常生產(chǎn)，而且還提高了進(jìn)廠石灰石尾礦的廢土、廢石的綜合利用的使用比例，實(shí)現(xiàn)了最大程度的降低進(jìn)廠石灰石的成本，2016年4～12月的石灰石細(xì)料比例達(dá)到了49.31％。

為了既能保證熟料中CaO的含量，減少M(fèi)gO波動(dòng)，又能充分的利用礦山資源實(shí)施與不同品位的石灰石按比例合理搭配使用，該公司采用“鈣鎂基”配料方案，即把熟料中的CaO、MgO含量控制在一定范圍(CaO=64.00％～66.00％，MgO=2.60％～3.50％)，然后再用此控制值來換算生料中CaO、MgO的需要量，繼而換算出所需的已均化搭配過的石灰石用量，最終得出石灰石控制指標(biāo)并制定入磨石灰石質(zhì)量控制指標(biāo)。正常工藝要求，硅酸鹽水泥熟料的W(CaO)≥48.00％，實(shí)際生產(chǎn)中控制入磨w(CaO)=48.00％～49.00％，w(Mgo)=2.50％～3.00％，CaO，MgO盡量取中值控制，按指標(biāo)合格率≥90.00％控制。同時(shí)加強(qiáng)生產(chǎn)線均化設(shè)施的管理。石灰石均化采用的2個(gè)ф90m的帶頂圓形預(yù)均化堆場(chǎng)相互交叉?zhèn)溆茫浞职l(fā)揮堆取料機(jī)的均化性能，強(qiáng)化提高石灰石的預(yù)均化效果。

以上對(duì)策的實(shí)施，不但使出預(yù)均化堆場(chǎng)的石灰石加權(quán)質(zhì)量符合要求，而且人磨石灰石質(zhì)量合格率≥90.00％，改善和穩(wěn)定了生料配料，為穩(wěn)定水泥熟料質(zhì)量創(chuàng)造了條件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了石灰石尾礦的綜合利用。

2.2 采用低品位鋁礬土代替煤矸石

該公司地處淄博市淄川區(qū)龍泉鎮(zhèn)，是淄博市采煤較早的地區(qū)。采煤過程中排除了大量的煤矸石，日積月累，致使在淄川區(qū)形成了多處體積巨大的“矸石山”。由于新型技術(shù)干法窯的高溫工況和堿性環(huán)境，為使用煤矸石作為生產(chǎn)水泥熟料的原料提供了可能性，近兩年來的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，截止2015年7月東華公司配料所用的紅煤矸石Al₂O₃含量較低，在15.0％～23.0％。又因紅煤矸石所含SO₃較高，在2.0％～3.0％。當(dāng)所用煙煤的SO₃含量較高時(shí)，會(huì)使硫堿比發(fā)生變化。

大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)說明，水泥熟料的硫堿比例在1.0比較合適。煤矸石中SO₃含量及堿含量高，造成熟料中硫、堿含量高，影響水泥熟料的流動(dòng)度和后期強(qiáng)度。

如果硫堿比大于1，則硫含量較高，過多的氯離子和硫酸根離子與鈣反應(yīng)生產(chǎn)氯化鈣和硫酸鈣等物質(zhì)，使熟料的鈣含量減少，降低熟料硅酸鹽礦物成分，從而降低熟料強(qiáng)度；如果堿含量高即硫堿比小于1，則在回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱器之間，揮發(fā)性化合物(Cl，K₂O，Na₂O，SO₃)會(huì)不斷的蒸發(fā)／凝結(jié)，循環(huán)富集，影響窯煅燒的同時(shí)，對(duì)熟料質(zhì)量(流動(dòng)度和后期強(qiáng)度)也影響較大。

根據(jù)S/R=SO₃／(0.85K₂O+1.29Na₂O)計(jì)算知，硫堿比為1.31，處于比較高的水平。為了改善熟料質(zhì)量和窯況，選用更加合適的鋁質(zhì)校正原材料。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，選用地處公司臨近村莊羅村、磁村的鋁礬土作為生產(chǎn)熟料的鋁質(zhì)校正原料，與紅煤矸石的成分對(duì)比見表2。

表2 鋁礬土與紅煤矸石化學(xué)成分對(duì)比(%)

由表2可看出，鋁礬土不但AI₂O₃含量比煤矸石要高，而且不含SO₃，這樣就為降低硫堿比，提高熟料流動(dòng)度和后期強(qiáng)度創(chuàng)造了條件。為了盡可能縮小鋁礬土組份間的化學(xué)、礦物差異，對(duì)進(jìn)廠的鋁礬土，分不同礦點(diǎn)堆放，使用前按照預(yù)先計(jì)算好的搭配比例做好充分預(yù)均化。更換使用鋁礬土后，熟料質(zhì)量有了明顯提高，同時(shí)減少了窯內(nèi)結(jié)圈，改善了窯況，熟料質(zhì)量得到明顯提高，達(dá)到了預(yù)期效果。煤矸石、鋁礬土配料熟料化學(xué)成分及強(qiáng)度結(jié)果見表3。

表3 煤矸石、鋁礬土配料熟料化學(xué)成分及強(qiáng)度

由表3看出，使用鋁礬土后水泥熟料質(zhì)量穩(wěn)定提升，熟料3d抗壓強(qiáng)度可提高1.8MPa，28d抗壓強(qiáng)度可提高1.3MPa；同時(shí)，由于嚴(yán)格控制AI₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5.00％，從而控制鋁酸三鈣礦物≤8.00％，由于水泥熟料化學(xué)成分的改變，使水泥熟料的流動(dòng)度大有改善，流動(dòng)度均值由原來的165mm提高到了

190mm以上。

2.3 燃煤質(zhì)量的控制

煤作為水泥熟料燒成的燃料，供給熟料燒成所需的熱量。但是其中所含的灰分，大部分落入水泥熟料中影響水泥熟料的成分和性質(zhì)，從這一方面講，煤又是生產(chǎn)水泥熟料的一種“原料”，因此對(duì)用煤的質(zhì)量制定了控制指標(biāo)：灰分≤20.00％，揮發(fā)分≥25.00％，w(S)≤1.00％，熱值≥5500×4.18kJ/kg，水分≤15.00％(納入進(jìn)廠燃料技術(shù)控制指標(biāo))。

采取按產(chǎn)地分批快速檢驗(yàn)灰分、水分情況，根據(jù)灰分情況選擇合適的堆料區(qū)域，按質(zhì)量控制要求分批搭配使用，以穩(wěn)定燒成煤的灰分、揮發(fā)分和熱值。為減少相鄰煤堆間質(zhì)量差異，研究制定燃煤波動(dòng)范圍控制指標(biāo)并對(duì)燃煤質(zhì)量管理小組進(jìn)行季度考核獎(jiǎng)懲。相鄰煤堆間的控制指標(biāo)：灰分≤2.00％，揮發(fā)分≤2.00％，熱值≤200×4.18kJ/kg。這樣更容易綜合把握進(jìn)廠原煤、入磨原煤及入窯煤粉的相關(guān)性，為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)入窯煤粉的灰分，并據(jù)此及時(shí)調(diào)整生料率值創(chuàng)造了有利條件。

2.4 優(yōu)化配料方案

定期隨機(jī)抽取熟料生產(chǎn)10d以上的數(shù)據(jù)，有適宜的C₂S和C₃S含量，而且還應(yīng)有為C₃S的形成、為熟料燒成粒度(5～25mm)均勻、易于煅燒、不結(jié)大塊和不結(jié)圈提供足夠的液相量和液相黏度為原則，采用武漢理工大學(xué)童恒慶教授的“經(jīng)濟(jì)回歸模型及計(jì)算”統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)回歸結(jié)果分析并結(jié)合原料和生產(chǎn)系統(tǒng)因素變化情況，不斷完善調(diào)整選擇匹配的配料方案，確保熟料流動(dòng)度的提高和強(qiáng)度穩(wěn)定。

某一段時(shí)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)回歸分析擬合圖見圖1。

圖1 某一段時(shí)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)回歸分析擬合圖

經(jīng)過探索研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)過程中針對(duì)性對(duì)策的不斷實(shí)施，我公司生產(chǎn)出了流動(dòng)性好和強(qiáng)度較高的水泥熟料，滿足了高鐵水泥和樁基水泥的質(zhì)量要求，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

作者：路森，魏元芳

來源：《山東東華水泥有限公司》

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