引言

某公司3000t/d預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線，配置為CDC分解爐、單系列五級旋風(fēng)預(yù)熱器、ф4.3m×60m回轉(zhuǎn)窯及篦冷機(jī)。2016年公司生產(chǎn)熟料原料采用石灰石、煤矸石、砂巖、銅渣四組分配料。由于銅渣(230元/噸)價(jià)格昂貴且運(yùn)距遠(yuǎn)，造成生料成本偏高。為降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品市場競爭力，決定采用廉價(jià)鋼渣(165元/噸)與銅煉渣(175元/噸)1:1復(fù)摻配料。但生產(chǎn)初期由于對原料特性的認(rèn)識(shí)不足，發(fā)生了C₅錐體堵塞的工藝事故。調(diào)整配料方案和操作參數(shù)，窯系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，既生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)熟料，又達(dá)到了降低生產(chǎn)成本的目的。

鋼渣是煉鋼過程中，為除去鐵中的硫、磷等有害元素，加入石灰石、螢石、硅鐵粉最后形成的廢渣。鋼渣成分中的CaO、SiO₂、CaF₂含量高，其主要礦物成分為C₂S和氟鋁酸鈣，在熟料煅燒中能起到礦化和晶種作用，可顯著改善生料易燒性，降低液相生成溫度和粘度。且鋼渣中含有FeO和鐵粒，F(xiàn)e₂O₃的熔點(diǎn)為1560℃，而FeO為1420℃，再加上鋼渣中MgO較高，進(jìn)一步降低了熟料的液相溫度和液相粘度，提高了C₂S與CaO在液相中的擴(kuò)散，促進(jìn)了C₃S晶體的發(fā)育成長。

鋼渣中含有少量的P₂O₅(一般≤1.5％)，摻入后不會(huì)影響水泥性能，而且P₂O₅是β-C₂S的晶格穩(wěn)定劑，能夠阻止β-C₂S在675℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?span>-C₂S，防止熟料粉化。

銅煉渣是銅渣再選(主要是破碎-篩分-洗選-脫水等流程)回收銅渣中所含的金屬銅顆粒后的殘余廢渣，其化學(xué)成分與銅渣基本一致。

2.1 原材料成分

原材料成分見表1。

表1 原材料化學(xué)成分(%)

2.2 優(yōu)化配料方案

鋼渣與銅煉渣1:1復(fù)摻配料試生產(chǎn)期間三率值為KH=0.900±0.02，SM=2.60±0.10，IM=1.20±0.10，雖燒出的熟料質(zhì)量較好，但操作上沒有采取相應(yīng)措施，發(fā)生了C₅錐體堵塞的工藝事故。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，該公司首先優(yōu)化配料方案，三率值調(diào)整為KH=0.910±0.02，SM=2.60±0.10，IM=1.35±0.10，提高了生料耐火性，防止液相提前出現(xiàn)造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)球，防止窯尾系統(tǒng)結(jié)皮堵塞。熟料化學(xué)成分見表2，熟料礦物組成及率值見表3，熟料物理檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表2 熟料化學(xué)成分(%)

表3 熟料礦物組成(％)及率值

表4 熟料物理檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

(1)由于鋼渣能降低熟料的液相生成溫度和液相粘度，采用低飽和比與低鋁率配料物料燒結(jié)范圍窄，因此適當(dāng)提高熟料飽和比與鋁率，增加物料耐火度，同時(shí)還能改善熟料結(jié)粒。

(2)由于配料方案鋁率較低，物料燒結(jié)范圍窄，液相粘度偏低，熟料顆粒偏細(xì)，因此篦床料層厚度應(yīng)適當(dāng)偏低控制，以減少堆雪人幾率，保證熟料冷卻和窯內(nèi)充足的用風(fēng)。

(3)根據(jù)生產(chǎn)情況，降低分解爐溫度，控制在(865±10)℃，使入窯物料表觀分解率控制在90％～92％，以抑制煅燒過程中液相過早出現(xiàn)，降低結(jié)皮堵塞幾率。

(4)適當(dāng)降低系統(tǒng)拉風(fēng)或開大三次風(fēng)閥門，使燒成帶縮短，提高火焰集中度，防止煤粉后燃。

(5)嚴(yán)格控制頭煤用量，適當(dāng)改變風(fēng)量，保證煤粉燃燒完全。

(6)嚴(yán)格控制窯尾煙室溫度不超過1020℃，防止煙室及分解爐縮口結(jié)皮嚴(yán)重，并加強(qiáng)預(yù)熱器清吹工作，及時(shí)清理結(jié)皮，保證系統(tǒng)通風(fēng)順暢。

(1)通過采取以上措施，再也沒有發(fā)生過預(yù)熱器堵塞等工藝事故，而且產(chǎn)量、質(zhì)量較好。截止目前累計(jì)生產(chǎn)合格熟料15萬t，游離鈣含量平均1.32％。

(2)生料易燒性好，窯平均產(chǎn)量由原來的3250t/d提高到3350t/d；生料磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降不明顯。

(3)緩解了單獨(dú)使用鋼渣造成輥壓機(jī)磨輥磨損、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降的弊端，并且鋼渣與銅煉渣都比較便宜，達(dá)到了增產(chǎn)節(jié)能、降低成本的目的，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

作者：穆乾，吳安龍

來源：《天宇華鑫水泥公司》

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