合理利用高鎂質(zhì)石灰石煅燒優(yōu)質(zhì)熟料

2013-10-22 11:25

  我公司兩條2500T/D熟料生產(chǎn)線采用Φ4.0m×60m回轉(zhuǎn)窯,分解爐設(shè)計(jì)為TDF型。2010年因公司礦山開采面出現(xiàn)大面積條帶狀紅褐色高鎂石灰石礦層,使進(jìn)廠石灰石氧化鎂含量上升,且波動(dòng)幅度較大,導(dǎo)致兩臺預(yù)分解窯熱工不穩(wěn)定,出窯熟料質(zhì)量波動(dòng)大, 熟料煅燒困難,質(zhì)量明顯下降,生產(chǎn)較為被動(dòng)。通過實(shí)踐摸索,我們采取調(diào)整配料方案、優(yōu)化煅燒操作等一系列措施,取得了較好的效果。現(xiàn)將生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)淺談如下,以供參考。

  一、入窯生料及出窯熟料MgO含量變化情況:

  在正常生產(chǎn)時(shí),熟料配料方案采用KH=0.89、n=2.7、P=1.45,對公司兩臺干法水泥窯比較適應(yīng),其生料和熟料化學(xué)成分、率值及礦物組成見表1和表2

  入窯生料化學(xué)成分表1

  熟料化學(xué)成分、率值及礦物組成表2

  2010年5~6月,因礦山開采面礦石分布發(fā)生變化,且搭配不均勻,造成進(jìn)廠石灰石氧化鎂含量上升,MgO含量由1%上升至6%,且波動(dòng)幅度較大,入窯生料中MgO含量達(dá)2.3%以上。由于使用高M(jìn)gO石灰石的經(jīng)驗(yàn)缺乏,配料方案和煅燒操作沒有及時(shí)有效地作出適應(yīng)性調(diào)整,造成窯況長時(shí)間不正常和熟料強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。使用高M(jìn)gO石灰石后,入窯生料和熟料組成,見表3、表4

  高M(jìn)gO石灰石入窯生料化學(xué)成分表3

  高M(jìn)gO石灰石熟料組成表4

  二、高M(jìn)gO石灰石對熟料煅燒的影響:

  生產(chǎn)中由于入窯生料MgO含量上升,出窯熟料結(jié)粒明顯增大,粗細(xì)不均,飛沙嚴(yán)重,窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋現(xiàn)象頻繁。從液相量計(jì)算公式L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+MgO可以看出,液相量與熟料中所含Al2O3、Fe2O3、MgO、堿含量有關(guān),熟料中MgO含量超過2%以上需乘以系數(shù)1.5,熟料中堿含量為0.6%,通過計(jì)算可知,表2中熟料液相量為24.18%,表4中液相量高達(dá)26.7%,上升了2.52% ,MgO上升相當(dāng)于增加了液相量。由于MgO含量的增加,降低了熟料出現(xiàn)液相的溫度,使得熟料低溫液相量增加,液相粘度降低,從而使過渡帶出現(xiàn)了大量的液相量,熟料提前結(jié)粒,且結(jié)粒逐步增大,這些大結(jié)粒的物料到達(dá)燒成帶后,熱量從顆粒表面?zhèn)鞯絻?nèi)部需要的時(shí)間延長,而預(yù)分解窯物料運(yùn)動(dòng)速度又比較快,物料在窯內(nèi)停留時(shí)間短,熟料不易燒透,就會(huì)造成f-CaO含量增加。為了降低f-CaO含量,中控操作員通常的操作方法是降低窯速,延長煅燒時(shí)間,來達(dá)到降低f-CaO含量的目的,但這樣的做法往往適得其反,更加惡化了窯的煅燒操作。從筒體掃描儀也可以觀察到,隨著MgO含量的增加,窯皮明顯增長,由正常煅燒時(shí)的17~19m,增長到21~25m,此時(shí)應(yīng)采取及時(shí)降低熟料中Al2O3含量和縮短火焰長度等措施來沖刷窯皮,否則窯皮會(huì)長達(dá)28米以上,厚度也會(huì)增加,我們在停窯查看時(shí)最厚處曾達(dá)到過700mm,通風(fēng)直徑僅為2.0m,嚴(yán)重影響了窯內(nèi)通風(fēng),致使窯內(nèi)工況惡化,熟料質(zhì)量降低,被迫停窯處理結(jié)圈和大蛋,給窯的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和穩(wěn)定操作帶來了很大困難。

  其次因我公司預(yù)熱器系統(tǒng)分解爐為帶預(yù)燃室的TDF爐,使用高鎂石灰石配料時(shí),生料的易燒性得到改善,相應(yīng)降低了液相出現(xiàn)的溫度,分解爐出口溫度在正??刂频那闆r下,預(yù)燃室結(jié)皮或積料較為頻繁。

  三、使用高鎂質(zhì)石灰石原料對熟料質(zhì)量的影響

  我公司兩條干法生產(chǎn)線在使用高M(jìn)gO石灰石之前,出窯熟料質(zhì)量基本穩(wěn)定,3天抗壓強(qiáng)度平均可達(dá)24.5 MPa,28天抗壓強(qiáng)度平均達(dá)55.0 MPa。搭配高 MgO石灰石后,由于 MgO和Fe2O3的合量增加,熟料液相量增多,粘度下降,雖然熟料的易燒性得到改善,但煅燒范圍變窄,不利于f-CaO的吸收和各種礦物晶體發(fā)育,窯內(nèi)易結(jié)圈,窯電流比正常生產(chǎn)時(shí)大幅度上升,物料被帶起的高度增加,為了降低燒成溫度,可通過減少用煤量來降低窯的熱力強(qiáng)度,但是隨著窯頭用煤量的減少,窯內(nèi)熱焓降低,出窯熟料結(jié)構(gòu)疏松,f-CaO嚴(yán)重偏高,升重值大幅度下降,熟料質(zhì)量明顯降低。熟料中MgO含量從1.5%上升至3.8%時(shí),出窯熟料3d抗壓強(qiáng)度從24.5 MPa下降至21.0 MPa,下降了3.5MPa,28d抗壓強(qiáng)度從55.0MPa下降至52.2 MPa,下降了2.8MPa。熟料性能變化見表5

  熟料性能變化表5

  通過生產(chǎn)實(shí)踐得出的結(jié)論是,隨著石灰石中MgO含量的上升,熟料強(qiáng)度會(huì)逐步降低,因此可通過提高生料中SM和適當(dāng)提高KH,相應(yīng)提高C3S和C2S的含量,以提高熟料強(qiáng)度。

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  四、采取的措施:

  為穩(wěn)定熟料質(zhì)量和煅燒操作,盡可能降低高鎂質(zhì)石灰石原料對煅燒操作的影響,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)熟料,公司組織相關(guān)人員認(rèn)真分析和總結(jié),從生產(chǎn)過程的各環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,積極采取措施,取得了較好的效果,具體的做法是:

  1、合理并嚴(yán)格搭配高鎂質(zhì)石灰石以穩(wěn)定配料。

  為了使熟料中MgO含量能穩(wěn)定在2.2%以內(nèi),必須控制生料中MgO含量≤1.3%。因此從石灰石進(jìn)廠和搭配上嚴(yán)格把關(guān),增加檢測頻次,將高M(jìn)gO含量的石灰石連續(xù)穩(wěn)定的搭配進(jìn)廠,盡可能減少M(fèi)gO含量波動(dòng)。同時(shí)為穩(wěn)定生料質(zhì)量,在石灰石進(jìn)廠時(shí)加強(qiáng)對石灰石均化堆場的管理,嚴(yán)禁定點(diǎn)布料,做好原料的均化,確保入窯生料中MgO含量均勻,為穩(wěn)定操作和熟料煅燒創(chuàng)造條件。

  2、對配料方案進(jìn)行調(diào)整

  隨著生料中鎂含量的逐步升高,明顯感覺到熟料結(jié)粒粗大、窯內(nèi)結(jié)球、結(jié)蛋、長厚窯皮,煅燒困難。因此考慮通過調(diào)整配料率值對MgO升高進(jìn)行調(diào)節(jié),但由于原、燃材料中帶入的MgO數(shù)量及晶體大小、堿、硫及微量元素的影響,很難在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和測試,只能通過分析、判斷和摸索合理的配料方案進(jìn)行生產(chǎn)。因此我們參考其它預(yù)分解窯企業(yè)經(jīng)驗(yàn),對熟料三率值進(jìn)行摸索調(diào)整,采用“高硅酸率、高鋁氧率、中飽和比”的配料方案,主要目的是提高硅率以降低熟料形成的液相量;提高鋁率以減少鐵的含量,增加液相黏度,有利于減輕窯內(nèi)結(jié)球、結(jié)蛋、長厚窯皮,控制飛砂料,因此將熟料三率值確定為KH=0.89~0.91,SM =3.0~3.2,IM=1.8~2.0。調(diào)整配料后熟料成分及熟料性能變化見表6、表7

  調(diào)整配料后熟料化學(xué)成分表6

  調(diào)整配料前后熟料性能對比表7

  3、降低生料出磨細(xì)度,提高生料易燒性。

  我公司低堿熟料生產(chǎn)采用礦山廢石作為硅質(zhì)校正原料,而礦山廢石易磨性差,在生料制備中較為難磨,為提高生料立磨臺時(shí)產(chǎn)量,將出磨生料細(xì)度由0.08mm篩的篩余量從12%提高至15%,但實(shí)際出磨生料細(xì)度的篩余量在飽磨時(shí)可能高達(dá)20~30%,同時(shí)操作員為了提高臺時(shí)產(chǎn)量,細(xì)度跑粗現(xiàn)象較為嚴(yán)重,這也是影響生料易燒性,造成熟料煅燒困難的一個(gè)原因。

  由于生料中MgO含量的逐步上升,且礦山廢石易磨和易燒性差,在細(xì)度跑粗時(shí)氧化硅粒徑增粗,使熟料煅燒困難, f-CaO持續(xù)偏高,質(zhì)量明顯下降,經(jīng)參考大量文獻(xiàn),得出的結(jié)論是:在生料制備過程中,降低氧化硅粒徑是提高生料易燒性的重要途徑。因在熟料煅燒過程中,由硅酸二鈣生成硅酸三鈣的途徑有兩條:由硅酸二鈣靠固相反應(yīng)自我合成,析出氧化硅;或由硅酸二鈣與氧化鈣靠液相完成反應(yīng)。不論是何種方式,反應(yīng)均在原有顆粒中進(jìn)行,但這將與生料粒徑有很大關(guān)系,粒徑一定后,C2S、C3S的結(jié)晶大小就基本確定,尤其是含氧化硅原料的細(xì)度是關(guān)鍵,因?yàn)樘妓徕}分解后形成多孔的氧化鈣,是靠氧化硅向氧化鈣的孔內(nèi)移動(dòng)后進(jìn)行反應(yīng)的。大粒徑的SiO2更容易形成瘤狀、帶狀群的C2S,在生料飽和比偏高情況下,既使形成了C3S,結(jié)晶也較粗大,游離鈣更易形成。因此我們通過降低出磨生料細(xì)度控制指標(biāo)和加強(qiáng)對立磨操作員的管理,控制出磨生料細(xì)度在12%以內(nèi),提高了生料的易燒性。

  4、降低煤粉細(xì)度和水分

  由于進(jìn)廠原煤質(zhì)量差,灰分比較高(26~31%)且波動(dòng)大(見表6),發(fā)熱量低,加上煤磨選粉機(jī)出現(xiàn)故障和烘干能力差、導(dǎo)致煤粉細(xì)度粗、水分大。而煤粉的燃燒速度與煤粉的細(xì)度、灰分、揮發(fā)分和水分有關(guān),灰分高、細(xì)度粗、水分大的煤粉著火點(diǎn)高,燃燒速度慢,黑火頭長,容易產(chǎn)生不完全燃燒,在窯內(nèi)形成低溫長帶煅燒,煤灰不均勻地?fù)饺肷希鹧孢^長,窯后溫度過高,液相提前出現(xiàn),容易在窯內(nèi)結(jié)蛋,生料中MgO含量高時(shí)更加劇了結(jié)球、結(jié)蛋、結(jié)圈現(xiàn)象的發(fā)生,對穩(wěn)定操作和熟料煅燒極為不利。由于受地域和礦點(diǎn)選定的限制,在原煤的揮發(fā)分、灰分基本固定的情況下,只有降低煤粉細(xì)度和水分才能滿足特定的燃燒工藝要求,因此我們通過調(diào)整煤磨鋼球級配、對煤磨選粉機(jī)進(jìn)行檢修、提高入磨熱風(fēng)溫度等手段來降低煤粉細(xì)度和水分,加速煤粉燃燒,提高窯前溫度,控制火焰長度。

  煤粉的工業(yè)分析及細(xì)度變化表8

  5、操作中采取的措施:

  ⑴嚴(yán)格控制分解爐出口溫度和窯尾溫度,實(shí)現(xiàn)預(yù)分解窯后系統(tǒng)低溫煅燒

  由于高M(jìn)gO的摻入,降低了熟料液相生成溫度,增加了液相數(shù)量,降低了液相粘度,在生產(chǎn)中體會(huì)到若分解爐溫度和窯尾溫度按正??刂疲G尾煙室和分解爐縮口極易結(jié)皮,影響窯內(nèi)通風(fēng),窯內(nèi)還原氣氛加重,形成惡性循環(huán),從而進(jìn)一步加劇了窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋現(xiàn)象發(fā)生。因此將分解爐出口溫度做了嚴(yán)格要求,從正常生產(chǎn)時(shí)的870℃降低至850℃,同時(shí)謹(jǐn)慎小幅度降低窯頭用煤量,將窯尾溫度控制在1000±50℃以內(nèi),以防液相過早出現(xiàn),減少因MgO高造成的結(jié)皮堵塞現(xiàn)象,同時(shí)也避免了因入窯物料分解率過高而引起窯內(nèi)長厚窯皮、結(jié)圈的情況發(fā)生,使窯后系統(tǒng)保持在低溫煅燒狀態(tài),可以緩解Mg0含量高造成燒成范圍變窄、操作困難的狀況

  ⑵提高窯速,發(fā)揮預(yù)分解窯“薄料快轉(zhuǎn)”的特點(diǎn)

  由于入窯生料中MgO含量上升,出窯熟料結(jié)粒粗大、窯內(nèi)結(jié)球、結(jié)蛋現(xiàn)象嚴(yán)重,熟料燒不透,f-CaO增加,因此在操作中嚴(yán)格執(zhí)行薄料快轉(zhuǎn)制度,提高窯的快轉(zhuǎn)率,將窯速從正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的3.5r/min,提高至3.7 r/min,增加了物料在窯內(nèi)的翻動(dòng)頻率,減少物料黏結(jié),有利于C3S的形成和熱交換的進(jìn)行。同時(shí)薄料快轉(zhuǎn)相對降低了窯內(nèi)物料的填充率,減少了窯內(nèi)通風(fēng)阻力,有利于煤粉燃燒。因此,在保證熟料正常煅燒的前提下,力求將窯保持在高轉(zhuǎn)速,嚴(yán)禁慢窯大料、頂火逼燒,降低了窯內(nèi)長厚窯皮、結(jié)球、結(jié)圈的幾率,控制出窯熟料結(jié)粒細(xì)小均齊。

 ?、侵匾曮骼錂C(jī)操作、努力提高二、三次風(fēng)溫,加速熟料冷卻

  因煤粉細(xì)度粗、水分大、燃燒速度慢,容易產(chǎn)生不完全燃燒,在窯內(nèi)易形成低溫長帶煅燒,因此在操作中力求控制好篦冷機(jī)的料層厚度,降低出篦冷機(jī)熟料溫度和廢氣溫度,提高入窯二次風(fēng)溫和入分解爐三次風(fēng)溫,保證窯內(nèi)火焰順暢和煤粉在分解爐內(nèi)充分燃燒,高度認(rèn)識篦冷機(jī)在操作中的重要地位是非常必要的。要求篦冷機(jī)料層厚度控制在合理范圍之內(nèi)。有效保證入窯二次風(fēng)溫在1050~1150℃,同時(shí)三次風(fēng)溫也能控制在850~950℃,從而提高煤粉的燃燒速度和燒成帶的溫度,提高熱回收能力。

  另外控制好篦冷機(jī)的料層厚度,可加速熟料的冷卻,使熟料中C3S、β-C2S晶形穩(wěn)定,產(chǎn)生更多的玻璃體,避免L(液相)+C3S→C3A+C2S的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)。同時(shí)也有利于形成小晶格的MgO礦物,提高M(jìn)gO在液相中的溶解度,減小方鎂石對水泥安定性的影響。

 ?、瓤刂坪侠淼臒蓭чL度

  在煅燒高鎂質(zhì)石灰石生料的過程中,從筒體掃描儀觀察到窯皮明顯增長增厚,浮窯皮長度增加,物料在窯內(nèi)提前成球,易形成大蛋。在生產(chǎn)中,要根據(jù)實(shí)際煅燒狀況控制好一次風(fēng)用量,及時(shí)調(diào)節(jié)燃燒器間隙和內(nèi)外風(fēng)用量。為了提高窯頭溫度,控制內(nèi)風(fēng)閥門開度為100%,外風(fēng)開度為50~80%,加大一次風(fēng)量,調(diào)節(jié)內(nèi)風(fēng)出口的間隙,使出口風(fēng)速加大,增強(qiáng)煤粉與高溫二次風(fēng)的混合,確保煤粉快速燃燒,使火焰縮短,控制燒成帶長度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)窯電流波動(dòng)較大,判斷窯內(nèi)有結(jié)圈、結(jié)蛋跡象時(shí)及時(shí)移動(dòng)燃燒器,改變?nèi)紵骰瘘c(diǎn)位置,從而使結(jié)圈在冷熱交替的情況下不易形成。也防止窯皮增厚和拉長,穩(wěn)定火焰的形狀,可避免由于火焰不穩(wěn)定而引起窯皮異常等問題。

  6、及時(shí)對窯尾煙室及分解爐縮口進(jìn)行處理,保證窯內(nèi)通風(fēng)

  因Mg0含量高,窯尾煙室和分解爐縮口極易結(jié)皮,影響窯內(nèi)煅燒,因此制定了相關(guān)措施對煙室和分解爐縮口不定期進(jìn)行清理,以保證窯內(nèi)通風(fēng),減少還原氣氛。

  五、效果

  通過采取上述措施,充分利用現(xiàn)有高鎂質(zhì)礦產(chǎn)資源,實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)窯的穩(wěn)定操作,解決了窯內(nèi)長厚窯皮、結(jié)球、結(jié)圈現(xiàn)象,提高了出窯熟料質(zhì)量和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率,減少了礦山開采剝離量,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

編輯:姜立東

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2024-10-30 23:24:05