控制石灰石有害成分提高熟料强度

前言某公司两条5000t/d新型干法水泥熟料生产线于2010年10月建成投产。自备的扁担山石灰岩矿山石灰岩矿富含煌斑岩、麻石等低品位岩石，成分波动较大。生产采用高、低硅砂岩、铁粉等组份配料。砂岩、铁粉等原材料均需外供，使用的烟煤低位热值在5400×4.18kJ/kg左右。2015年10月，公司熟料强度持续偏低，28d抗压强度均值在54MPa，个别样品甚至只有48MPa，与公司熟料强度控制目标56MPa相比，强度下降很大。强度下降，意味着竞争力下降，水泥中熟料配比上升，成本增加。1原因分析

从原燃材料成分，生产配料，煅烧过程数据来看，均未发生明显变化。检查化验室压块设备，磨具，养护等设备及环节，没有发现异常情况。而公司砂岩均为外购，矿点较多，成分波动，碱含量偏高。2015年12月，公司生产部门把提高熟料强度重点放在加强进厂砂岩的品质控制上，加强辅料堆场均化。生料中控制w(K₂O+Na₂O)<1.0％，w(Cl)<0.015％～0.020％，熟料强度并没有得到明显改善。公司两条熟料生产线，当生料磨停机检修或避峰时，烟囱废气中二氧化硫含量明显上升，甚至有超标的情况出现。硫的化学分析检测耗时长，检验量大，对生产的控制指标不便捷，效果差。一般水泥企业日常很少对原材料中SO₃的含量进行监测。为了确保二氧化硫排放达标，2016年3月，公司品质部对原燃材料的硫含量进行全面检验和统计分析。硅酸盐水泥熟料生产的原料中，一般硫的来源有二，一是黏土或页岩中常含有少量硫，或者硫铁矿、硫酸盐或其他有机硫化合物。硫的第二个来源是燃料。通过对公司矿山开采石灰石岩普查得知，石灰石原料中硫含量整体较高。当生料进入回转窑后，在通常的氧化气氛中，含硫化合物最终都被氧化成为三氧化硫。由于水泥生料为碱性，当其进入回转窑时就会吸收煤燃烧所产生的气态硫化物，造成生料中含硫化合物逐渐增多，当生料进入高温区时，所有存在的硫酸钙都会部分分解，因而生料中的含硫量是先增至最大值，然后再降低。相当数量的硫最终随飞灰离窑而去。研究试验表明，当生料含硫量为1.34％～1.58％时，经回转窑煅烧后，生料中的硫大部分以SO₂形态逸出，残留在熟料中的SO₃为0.6％～0.78％，个别在1.2％。这符合普通硅酸盐水泥熟料中SO₃含量需小于1.5％的要求。而对SO₃含量为0.56％～1.2％的水泥熟料的物理性能试验结果表明，虽然所有水泥熟料的凝结、安定性正常，但当水泥熟料含硫量较高[w(S)>0.92％]时，其水泥熟料的强度较低，28d抗压强度约低5～10MPa，而且特别是早期抗折强度的降低较大。因此，用高硫生料烧制水泥时，严格的控制熟料中w(SO₃)是非常重要的，为此，该公司生料中w(SO₃)控制在0.4％～0.7％。2采取的措施

2.1多个矿点搭配开采通过以上分析，石灰石中硫含量偏高对熟料质量产生一定的影响。首先加强石灰石各开采平台检测，各开采平台开采面根据质量情况分各个小区，各个小区的质量见表1。当熟料中三氧化硫含量在0.80％左右时，硫对熟料的烧成过程及熟料质量没有明显的不良影响，公司按0.80％控制熟料中的三氧化硫含量，入窑生料中的硫控制在0.20％，石灰石的硫也控制在0.2％以内。熟料中氧化镁含量本公司熟料一直控制在2.0％以下，尽可能越小越好，所以目前我们要求石灰石中的氧化镁小于1.20％。公司矿山石灰石搭配使用控制如下。新90平台左区和右区为主下料点，下料占75％，搭配60平台、老90平台或75平台，下料比占25％。新90平台1、2区检验的结果正常可正常下料，新90平台左3靠近边坡的石灰石混有边坡土，根据边检验结果此边坡土为铁土，且烧失量大，不能搭配下山。新90平台右边1、2区石灰石硫镁在控制范围内，可以搭配，但不能作为主下料点，2区旁边靠右边有煌斑岩带，避掉煌斑岩可搭配下料。60平台1区前期检验石灰石品位低此次没有统计，60平台左2区硫、镁都偏高，不能单独下料，只能在其他平台石灰石低硫、低镁的情况下少量搭配。75平台目前是高硫石灰石，同样在其他平台石灰石低硫、低镁的情况下少量搭配。根据现场要求进行石灰石搭配，并做好开采的监管工作，后续根据平台开采进度对炮眼样及炮堆样继续取样检测，指导矿山开采下料。石灰石搭配调整后，2016年每月熟料中控制成分及熟料强度见表2。表22016年熟料中控制成分及熟料强度2.2生产工艺及操作控制2016年公司在总结以往生产经验的基础上始终保持对有害成分对熟料强度的影响、熟料率值和熟料强度的关系及煤质对熟料强度的影响进行跟踪分析，切实掌握其规律性并实施控制。2016年1到11月#1窑出窑熟料28d强度平均58.3MPa，#2窑为57.4MPa。熟料强度比2015年平均提高了2.0MPa以上，出厂熟料28d强度为57.3MPa，标准偏差1.01MPa。主要是有效的控制有害成份在较低的范围内，熟料碱含量w(K₂O+Na₂O)≤0.60％，熟料中的SO₃控制小于0.80％，熟料的MgO平均约下降了0.30％，为1.60％左右，熟料的饱和比控制在0.895左右；熟料的硅酸率控制在2.45到2.50之间。2016年5月以后，回转窑窑况相对稳定，质量提升，降低消耗。总结分析如下：(1)从配料角度来说，要求入窑生料的成分更稳定，率值更稳定。成分波动对窑况影响较大，在此应做到：①消除配料下料堵卡；②石灰石配料库库内分级干扰配料，应设法消除(有外单位经验，始终保持半库库位对库内分级有改善作用)；③石灰石换堆时的干扰，要增强预见性，及时调整配比；④生料均化库库位控制25m到30m，库容太满不便于调节，⑤煤换堆取料增加预判，及时明确配料指标；⑥生料均化库杜绝擅自定点下料，人为破坏均化效果；⑦熟料率值和#1窑相比差异化控制，#2窑熟料硅酸率低0.03控制，硅率低一点有利于窑况稳定。(2)对煅烧操作的要求更高。①忌多用煤。多用煤危害大，常见尾温高，窑尾积料，熟料中含包球料，夹心料多；②用风应和产量匹配，特别是三次闸板开度应根据需要及时调节。3结语公司加强矿山石灰石有害成分控制，特别是硫含量控制，既达