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四組分配料在窯外分解窯的應用

2007-07-04 00:00

確山水泥廠是700t/d帶RSP分解爐的新型干法水泥企業,主機有:Φ3m×48m回轉窯1臺,Φ3.2m×10m中卸烘干生料磨1臺,Φ2.4m×13m閉路循環水泥磨2臺,設計能力為年產熟料21萬t,水泥24萬t。自1993年6月建成投產以來,熟料質量一直不太穩定,強度忽高忽低,不能大批生產525P.O水泥,嚴重制約了企業的發展。為此,我們嘗試在生料中摻入砂巖進行四組分配料,探索提高熟料質量的途徑。

1 試驗的理論設計

1.1 現狀分析

經過初步分析論證,認為我廠熟料強度低固然有多方面的原因,但關鍵在于生料中SiO₂含量偏低,生料硅酸率n偏低,導致熟料硅酸率n提高不上去,一直徘徊在2.0～2.2之間,熟料硅酸鹽礦物合量小于72%。其次,粘土中有害成分含量偏高,使五級懸浮預熱器結皮、回轉窯結球結圈等頻繁發生,嚴重影響了熟料產、質量的提高。

1.2 試驗方案

針對上述現狀,我們采取在磨制生料時摻入砂巖的辦法進行四組分配料,來提高生料中SiO₂含量,進而提高生料和熟料中的硅酸率n,降低熟料中的有害成分,改善預分解窯煅燒狀況,提高熟料質量。

結合我廠實際,我們提出兩種試驗方案:

1)用石灰石、砂巖、粘土和硫酸渣進行四組分配料,試驗時間為1998年1～2月。

2)用石灰石、砂巖、粉煤灰和硫酸渣進行四組分配料,試驗時間為1998年3～4月。

1.3 新增工藝設備

由于我廠在一線設計時未考慮預留倉(或空間),為使試驗順利進行,我們決定把石灰石倉隔開一部分作砂巖倉,單獨計量,以確保四組分配料的準確性。

1.4 配料方案

根據我廠四年來生產、工藝及質量情況,參照一、二線配料設計方案,確定四組分配料方案熟料三率值控制指標為:

KH0.88±0.02,n2.60±0.10,P1.50±0.10

砂巖在生料中摻入比例為:4%～7%

由于我廠洪虎山砂巖強度較大(達173MPa),不能滿足正常生產,我們采取焙燒后的砂巖作試驗材料。原材料化學成分見表1。

表1 原材料化學成分 %

項目	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	K₂O	Na₂O	Cl^-
石灰石	40.10	5.56	1.64	0.78	48.08	2.36	0.12	0.35	0.21	0.003
砂巖	0.21	98.20	0.74	0.47	0.11	0.24	0	0.10	0.02	0.006
粘土	5.65	67.07	14.51	5.46	0.99	1.41	0.02	2.21	1.26	0.006
粉煤灰	6.48	53.88	27.73	7.16	2.08	0.66	0.69	0.96	0.42	0.006
硫酸渣	2.84	18.43	3.02	65.08	3.71	2.49	1.40	0.85	0.15	0.010

2 試驗前后的數據對比

經過四個月的生產試驗,我們采取摻加砂巖的四組分配料方案在生產中取得了明顯的效果。

2.1 工藝方面

熟料硅酸率n明顯提高,有害成分含量下降(其中方案Ⅱ較方案Ⅰ少),回轉窯結圈、結球、黃心料等現象減少,大窯運轉率高達93%,臺時產量超過設計能力,熟料產量由27.5t/h提高到31.5t/h,見表2～4及圖1。

窯內通風狀況明顯好轉,還原氣氛減弱,燒成帶溫度提高,熱工制度穩定。

表2 試驗前后生、熟料率值對照

項目	生料			熟料
項目	KH	n	P	KH	n	P
試驗前	1.005	2.50	1.59	0.883	2.12	1.82
方案I	1.008	3.24	1.37	0.885	2.65	1.60
方案Ⅱ	1.012	3.29	1.35	0.889	2.68	1.57

表3 試驗前后生、熟料有害成分對比

項目	生料		熟料			硫堿比 (S/R)
項目	Cl^-	R₂O	MgO	SO₃	R₂O	硫堿比 (S/R)
試驗前	0.003	0.91	3.40	0.22	1.41	0.36
方案Ⅰ	0.003	0.87	3.38	0.22	1.30	0.41
方案Ⅱ	0.003	0.59	3.27	0.28	0.92	0.66

表4 試驗前后結圈、結球、結皮堵塞情況對比次

項目	1997				1998
項目	1	2	3	4	1	2	3	4
結圈	1	2	1	1	0	1	0	0
結球	100	103	90	115	42	30	26	17
結皮	2	3	2	2	1	0	0	0

圖1 1997、1998兩年運轉率同期對比

可見,試驗后基本杜絕了結圈、結皮現象,結球也明顯減少,窯內煅燒狀況得到顯著改善。

由圖1可知:摻加砂巖進行四組分配料,大窯運轉率沒有下降,穩定在85%～93%之間,屬歷史最好水平。

2.2 質量方面

統計1998年1～4月四組分配料試驗數據可知:熟料的硅酸率n提高了,達到2.60左右;硅酸鹽礦物(C₃S+C₂S)合量明顯增加,由原來的71.3%提高到75%以上。熟料28d抗壓強度提高近5.0 MPa,fCaO合格率由試驗前75%左右提高到95%以上(見表5、6)。

表5 熟料礦物組成及液相量對比％

項目	C₃S	C₂S	C₃A	C₄AF	C₃S+C₂S	C₃A+C₄AF	液相量L
試驗前	45.12	26.07	10.02	9.77	71.19	19.79	30.32
方案Ⅰ	52.30	24.21	8.67	10.30	76.51	18.97	26.64
方案Ⅱ	51.03	24.87	8.62	10.37	75.90	18.99	26.25

表6 熟料強度、標號對照表

項目		試驗前	方案Ⅰ	方案Ⅱ
強度/MPa	3d	6.2/35.6	6.1/34.7	6.0/32.6
	7d	7.2/44.5	7.8/46.3	7.4/45.8
	28d	8.1/55.0	9.3/59.7	9.0/59.8

3 經濟效益分析

試驗階段窯產量對比見表7。試驗前后水泥成本、混合材摻入量及效益情況對比見表8。

表7 試驗前后產量對比

項目		方案Ⅰ		方案Ⅱ		備注
項目		1月	2月	3月	4月	試驗前
生料	產量/t	30957	29134	31421	30969	-
生料	配合比/%	砂巖5.0	粘土6.5	砂巖4.5	粉煤灰7.0	粘土11.5
熟料產量/t		18762	18021	19043	18769	-

表8 試驗前后經濟效益對照

項目	試驗前		試驗后		變化情況		1998年1～4月水泥產量/t	增加利潤/萬元
項目	混合材摻入量/%	水泥成本/ (元/t)	混合材摻入量/%	水泥成本/(元/t)	混合材摻入量/%	水泥成本/(元/t)	1998年1～4月水泥產量/t	增加利潤/萬元
P.0 525	6	285	10	273.4	+4	-11.6	20609	23.9
P.0 425	9	212.5	14	193.82	+5	-8.78	31572	27.7
P.0 425	17	204	33	181.66	+16	-22.34	25449	56.9