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全用高硅石灰石生产优质硅酸盐水泥熟料的管控措施
来源：编辑：发布时间：2021/3/9
引言
我公司是由1983年投产的国营吉安地区水泥厂几经发展转制而来的，在2010年10月投产了由南京水泥工业设计研究院设计的一条3 200 t/d新型干法熟料生产线（窑尾为单列五级旋风预热器和分解炉系统），生料磨为立磨，煤粉磨为球磨，水泥磨为带辊压机的球磨。企业矿山石灰石地质构造较为复杂，由于是老企业老矿山，石灰石已经开采消耗量较大，近年来开采的石灰石质量波动较大，二氧化硅含量在5.0%～35.0%之间，生产开采搭配困难。特别2017年7月份以来配料库底石灰石二氧化硅含量在12.0%左右，生料配料非常困难，易烧性也差，生产出来的熟料强度不高。2018年以来，经过企业管理与技术工作者不断摸索，通过在矿山开采、生料配料、熟料煅烧等环节加强管控与技术创新，不需外购石灰石，全用自有矿山高硅石灰石（SiO2含量12%左右）配料，能够稳定生产熟料硅酸率达到3.1左右的优质硅酸盐水泥熟料（3 d抗压强度29.0 MPa,28 d抗压强度59.0 MPa）。特将企业采取的管理与技术措施总结如下，供大家参考。 我公司矿山石灰岩矿体主要分布于枫田镇石屋洞与东阳峰两山峰之间，石屋洞山峰西侧为矿体底板岩层，东阳峰东侧为矿体顶板岩层。矿石为灰—深灰—灰黑色灰岩，呈隐晶—微晶质结构，块状构造，偶含炭质而呈灰黑色。矿石主要化学成分为方解石，少量硅质和镁质。矿石较坚硬性脆，新鲜矿石单轴抗压强度达100 MPa以上。石屋洞从1983年至今已开采37年，标高从+130 m已开采至+40 m，石灰石氧化钙含量呈现逐年下降；东阳峰于2017年开始启动开采，东阳峰顶标高+236 m,+170 m标高以上石灰石氧化钙含量低于38.0%,+150～+170 m标高石灰石氧化钙含量在38.0%～44.0%之间，+150 m标高以下氧化钙含量在40.0%～52.0%之间，品位波动非常大。石灰石质量总体上石屋洞要优于东阳峰，但矿山已经开采多年，目前石灰石保有储量东阳峰要大于石屋洞，并且就开采条件来讲，目前进厂石灰石以东阳峰为主，石屋洞为辅。矿山石灰石质量情况见表1。
由于矿山石灰石质量分布不均、品位波动大，为了加强石灰石进厂搭配与预均化管理，化验室在矿山设专职石灰石质量管理员，主要指导矿山搭配开采与搭配铲装运输。 (1）化验室根据矿山勘探情况定期对矿山石灰石进行质量普查，依据普查结果指导矿山制定开采方案。
(2）质量管理员每天到矿山取各开采面孔灰、爆破样检测，根据检测结果区分高低品位石灰石（企业内控标准：CaO含量大于47.00%为高品位，CaO含量低于47.00%为低品位），下达搭配进厂通知，并跟踪进厂搭配情况，及时修正高低品位石灰石进厂量。 (3）根据配料需要，在石灰石预均化后，配料库底石灰石氧化钙含量设定在47.0%～48.5%，同时每天取破碎的石灰石检测，根据检测结果及时调整搭配方案，确保预均化后石灰石质量达到目标要求。
针对石灰石含硅量高含钙量低的质量状况，通过优化掺入钢渣、铝灰等工业废渣配比，2018年新增本县当地产的原矿土质铁粉，改善了生料易磨性及易烧性，满足了回转窑高产高质煅烧所需，我们在配料过程中主要采取了以下管控措施。
(1）在生料配料中掺入3.5%～4.5%新余钢铁厂的钢渣做铁质校正材料。钢渣是炼钢厂废渣，其化学成分与熟料有点相似，用于生料配料可改善易烧性，降低熟料煤耗。 (2）在生料配料中掺入少量的铝灰（<1.8%），提高生料铝含量。铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣，经冷却加工后形成的废渣。铝灰通常都含有金属铝、铝氧化物、氮化物和碳化物、盐、其他金属氧化物等成分，Al2O3的含量一般在50%左右。铝灰作为铝质校正材料使用，同时带进的微量元素可以降低熟料液相反应共熔点，改善生料易烧性。但铝灰在生料中掺入量超过1.8%以后，易发生预热器结皮、窑内结圈现象。 (3）在生料配料中掺入当地产土质原矿铁粉2%～3%改善生料易磨性及易烧性。由于石灰石钙低硅高，生料配料时黏土掺入量比较低，有时候石灰石配料占比达到90%以上，黏土无法掺入，造成料层不稳，立磨经常振动，在2018年下半年开始，掺入当地产土质原矿铁粉2%～3%，将钢渣掺入量从近3年平均7%降低到4%，立磨振动现象基本消失，生料易磨性、易烧性良好。由于土质原矿铁粉采购难度大，单价是黏土采购价格2倍，在控制其掺入量2%～3%后，能掺入黏土的，尽量加黏土，而不增加土质原矿铁粉用量。 (4）根据原燃材料与煅烧装备情况确定熟料率值目标值为：KH值0.900～0.920,n值3.00～3.20,P值1.30～1.50。 (5）选择Qnet,ad>23 MJ/kg高铝烟煤。因石灰石SiO2含量太高，黏土掺量少，铝灰又不可多掺入，选择煤灰Al2O3含量35.0%以上的烟煤来提高熟料中的Al2O3含量，可增加液相量，有利于窑的正常煅烧。 (6）控制出磨生料细度。因石灰石中SiO2含量偏高，且有高达4.0%～6.0%的燧石（结晶SiO2），通过控制出磨生料细度来改善生料易烧性，出磨生料0.08 mm筛筛余按14%±1%、0.2 mm筛筛余按≤1.5%控制。 原材料化学成分见表3，煤工业分析见表4，生料配比见表5，生料化学成分及率值见表6。
高硅酸率料难烧，易产生飞砂料，要改变操作观念，不强求熟料结粒粗大，不强求窑前窑内通亮。经过不断摸索改进操作后，熟料产量做到稳定在3 650 t/d左右。 (1）树立薄料快转的理念，窑速由以前3.0～3.2 r/min提高到3.6～3.8 r/min。 (2）根据生料易烧性差特点，头煤比例控制在45%左右，尾煤比例在55%左右。 (3）在确保分解炉正常燃烧的情况下，尽量压低三次风阀板，风阀开度一般控制在40%～50%，增加窑内通风。 (5）加强预热器、篦冷机等部位结皮的清扫，预热器与分解炉每班做到清扫结皮一次，控制分解炉出口负压在-950 Pa以下，为回转窑稳定煅烧提供良好工艺条件。生产熟料化学成分及率值见表7，熟料物理性能见表8。
我公司近两年通过不断的试验摸索，总结出了一套高硅石灰石配料与煅烧经验，综合利用矿山高硅低钙灰岩，贫富兼采、变弃为利、变废为宝，使矿山低品位石灰石资源得到了充分利用。在石灰石二氧化硅含量高达12.0%的情况下，通过掺入少量钢渣、铝灰、土质铁粉等校正材料，同时改变传统的煅烧思维，近两年在熟料硅酸率高达3.1的情况下，仍可生产出优质的硅酸盐水泥熟料。该技术的成功应用，拓宽了石灰石的选择范围，减少了矿山开采工程投资和运行费用，延长了石灰石矿山的服务年限，有助于提升矿山资源综合利用水平和绿色矿山建设。据测算，不需从邻县高价购买高钙低硅石灰石来搭配生产，同时，减少外排外堆低钙高硅石灰石等的费用，每年可节约生产成本达到600万元以上。
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