控制石灰石有害成分提高熟料強(qiáng)度

前言某公司兩條5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線于2010年10月建成投產(chǎn)。自備的扁擔(dān)山石灰?guī)r礦山石灰?guī)r礦富含煌斑巖、麻石等低品位巖石，成分波動較大。生產(chǎn)采用高、低硅砂巖、鐵粉等組份配料。砂巖、鐵粉等原材料均需外供，使用的煙煤低位熱值在5400×4.18kJ/kg左右。2015年10月，公司熟料強(qiáng)度持續(xù)偏低，28d抗壓強(qiáng)度均值在54MPa，個別樣品甚至只有48MPa，與公司熟料強(qiáng)度控制目標(biāo)56MPa相比，強(qiáng)度下降很大。強(qiáng)度下降，意味著競爭力下降，水泥中熟料配比上升，成本增加。1原因分析

從原燃材料成分，生產(chǎn)配料，煅燒過程數(shù)據(jù)來看，均未發(fā)生明顯變化。檢查化驗(yàn)室壓塊設(shè)備，磨具，養(yǎng)護(hù)等設(shè)備及環(huán)節(jié)，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。而公司砂巖均為外購，礦點(diǎn)較多，成分波動，堿含量偏高。2015年12月，公司生產(chǎn)部門把提高熟料強(qiáng)度重點(diǎn)放在加強(qiáng)進(jìn)廠砂巖的品質(zhì)控制上，加強(qiáng)輔料堆場均化。生料中控制w(K?O+Na?O)<1.0％，w(Cl)<0.015％～0.020％，熟料強(qiáng)度并沒有得到明顯改善。公司兩條熟料生產(chǎn)線，當(dāng)生料磨停機(jī)檢修或避峰時，煙囪廢氣中二氧化硫含量明顯上升，甚至有超標(biāo)的情況出現(xiàn)。硫的化學(xué)分析檢測耗時長，檢驗(yàn)量大，對生產(chǎn)的控制指標(biāo)不便捷，效果差。一般水泥企業(yè)日常很少對原材料中SO?的含量進(jìn)行監(jiān)測。為了確保二氧化硫排放達(dá)標(biāo)，2016年3月，公司品質(zhì)部對原燃材料的硫含量進(jìn)行全面檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析。硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)的原料中，一般硫的來源有二，一是黏土或頁巖中常含有少量硫，或者硫鐵礦、硫酸鹽或其他有機(jī)硫化合物。硫的第二個來源是燃料。通過對公司礦山開采石灰石巖普查得知，石灰石原料中硫含量整體較高。當(dāng)生料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，在通常的氧化氣氛中，含硫化合物最終都被氧化成為三氧化硫。由于水泥生料為堿性，當(dāng)其進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯時就會吸收煤燃燒所產(chǎn)生的氣態(tài)硫化物，造成生料中含硫化合物逐漸增多，當(dāng)生料進(jìn)入高溫區(qū)時，所有存在的硫酸鈣都會部分分解，因而生料中的含硫量是先增至最大值，然后再降低。相當(dāng)數(shù)量的硫最終隨飛灰離窯而去。研究試驗(yàn)表明，當(dāng)生料含硫量為1.34％～1.58％時，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯煅燒后，生料中的硫大部分以SO?形態(tài)逸出，殘留在熟料中的SO?為0.6％～0.78％，個別在1.2％。這符合普通硅酸鹽水泥熟料中SO?含量需小于1.5％的要求。而對SO?含量為0.56％～1.2％的水泥熟料的物理性能試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然所有水泥熟料的凝結(jié)、安定性正常，但當(dāng)水泥熟料含硫量較高[w(S)>0.92％]時，其水泥熟料的強(qiáng)度較低，28d抗壓強(qiáng)度約低5～10MPa，而且特別是早期抗折強(qiáng)度的降低較大。因此，用高硫生料燒制水泥時，嚴(yán)格的控制熟料中w(SO?)是非常重要的，為此，該公司生料中w(SO?)控制在0.4％～0.7％。2采取的措施

2.1多個礦點(diǎn)搭配開采通過以上分析，石灰石中硫含量偏高對熟料質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。首先加強(qiáng)石灰石各開采平臺檢測，各開采平臺開采面根據(jù)質(zhì)量情況分各個小區(qū)，各個小區(qū)的質(zhì)量見表1。當(dāng)熟料中三氧化硫含量在0.80％左右時，硫?qū)κ炝系臒蛇^程及熟料質(zhì)量沒有明顯的不良影響，公司按0.80％控制熟料中的三氧化硫含量，入窯生料中的硫控制在0.20％，石灰石的硫也控制在0.2％以內(nèi)。熟料中氧化鎂含量本公司熟料一直控制在2.0％以下，盡可能越小越好，所以目前我們要求石灰石中的氧化鎂小于1.20％。公司礦山石灰石搭配使用控制如下。新90平臺左區(qū)和右區(qū)為主下料點(diǎn)，下料占75％，搭配60平臺、老90平臺或75平臺，下料比占25％。新90平臺1、2區(qū)檢驗(yàn)的結(jié)果正常可正常下料，新90平臺左3靠近邊坡的石灰石混有邊坡土，根據(jù)邊檢驗(yàn)結(jié)果此邊坡土為鐵土，且燒失量大，不能搭配下山。新90平臺右邊1、2區(qū)石灰石硫鎂在控制范圍內(nèi)，可以搭配，但不能作為主下料點(diǎn)，2區(qū)旁邊靠右邊有煌斑巖帶，避掉煌斑巖可搭配下料。60平臺1區(qū)前期檢驗(yàn)石灰石品位低此次沒有統(tǒng)計(jì)，60平臺左2區(qū)硫、鎂都偏高，不能單獨(dú)下料，只能在其他平臺石灰石低硫、低鎂的情況下少量搭配。75平臺目前是高硫石灰石，同樣在其他平臺石灰石低硫、低鎂的情況下少量搭配。根據(jù)現(xiàn)場要求進(jìn)行石灰石搭配，并做好開采的監(jiān)管工作，后續(xù)根據(jù)平臺開采進(jìn)度對炮眼樣及炮堆樣繼續(xù)取樣檢測，指導(dǎo)礦山開采下料。石灰石搭配調(diào)整后，2016年每月熟料中控制成分及熟料強(qiáng)度見表2。表22016年熟料中控制成分及熟料強(qiáng)度2.2生產(chǎn)工藝及操作控制2016年公司在總結(jié)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上始終保持對有害成分對熟料強(qiáng)度的影響、熟料率值和熟料強(qiáng)度的關(guān)系及煤質(zhì)對熟料強(qiáng)度的影響進(jìn)行跟蹤分析，切實(shí)掌握其規(guī)律性并實(shí)施控制。2016年1到11月#1窯出窯熟料28d強(qiáng)度平均58.3MPa，#2窯為57.4MPa。熟料強(qiáng)度比2015年平均提高了2.0MPa以上，出廠熟料28d強(qiáng)度為57.3MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差1.01MPa。主要是有效的控制有害成份在較低的范圍內(nèi)，熟料堿含量w(K?O+Na?O)≤0.60％，熟料中的SO?控制小于0.80％，熟料的MgO平均約下降了0.30％，為1.60％左右，熟料的飽和比控制在0.895左右；熟料的硅酸率控制在2.45到2.50之間。2016年5月以后，回轉(zhuǎn)窯窯況相對穩(wěn)定，質(zhì)量提升，降低消耗?？偨Y(jié)分析如下：(1)從配料角度來說，要求入窯生料的成分更穩(wěn)定，率值更穩(wěn)定。成分波動對窯況影響較大，在此應(yīng)做到：①消除配料下料堵卡；②石灰石配料庫庫內(nèi)分級干擾配料，應(yīng)設(shè)法消除(有外單位經(jīng)驗(yàn)，始終保持半庫庫位對庫內(nèi)分級有改善作用)；③石灰石換堆時的干擾，要增強(qiáng)預(yù)見性，及時調(diào)整配比；④生料均化庫庫位控制25m到30m，庫容太滿不便于調(diào)節(jié)，⑤煤換堆取料增加預(yù)判，及時明確配料指標(biāo)；⑥生料均化庫杜絕擅自定點(diǎn)下料，人為破壞均化效果；⑦熟料率值和#1窯相比差異化控制，#2窯熟料硅酸率低0.03控制，硅率低一點(diǎn)有利于窯況穩(wěn)定。(2)對煅燒操作的要求更高。①忌多用煤。多用煤危害大，常見尾溫高，窯尾積料，熟料中含包球料，夾心料多；②用風(fēng)應(yīng)和產(chǎn)量匹配，特別是三次閘板開度應(yīng)根據(jù)需要及時調(diào)節(jié)。3結(jié)語公司加強(qiáng)礦山石灰石有害成分控制，特別是硫含量控制，既達(dá)