高硅砂岩配料生产高抗硫酸盐水泥熟料的实践

埃及B.S项目6×6 000t/d是由成都建筑材料工业设计研究院设计承包，由武安新峰水泥有限责任公司负责调试及运营生产。自2018年调试完成运行至今，设备运行良好，工艺状况稳定，赢得业主高度赞赏。本文主要介绍其中4#窑为满足业主市场要求，利用高硅砂岩生产高抗硫酸水泥熟料过程中的原材料预配、生料粉磨及熟料煅烧过程中控制生产要点与问题总结。

1、高抗硫酸盐水泥熟料简介及性能指标要求抗硫酸盐硅酸盐水泥按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥。抗硫酸盐硅酸盐水泥适用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、引水、道路和桥梁基础等工程。埃及业主对高抗硫酸盐水泥熟料主要指标要求如表1。表1高抗硫酸盐水泥熟料指标要求%

2、高抗硫酸盐水泥熟料生产2.1原材料预配料工艺布置由于该生产线设计石灰石和黏土为预配料系统，主要控制方式由矿山破碎操作员根据在线分析仪控制石灰石破碎板喂机和黏土破碎板喂机速度来实现预配料，根据计算配比，石灰石和黏土按82%∶18%的比例形成混合料进入预均化堆场，再由耙式取料机经过皮带运送至生料配料站。生料配料站设有混合料仓、石灰石仓、高硅砂岩仓和铁粉仓，通过仓下皮带秤按一定比例输送至生料粉磨系统。2.2原燃材料的组成该生产线主要原材料为石灰石、黏土、高硅砂岩、铁粉，按一定比例进入生料磨粉磨成生料。石灰石取自业主附近矿山，相对成分比较稳定；黏土则来自外部矿点，按大跺存储，将不同种类黏土质原材料分层储存，储量达到30d以上后，再进行使用，保证质量相对稳定；高硅砂岩开采自沙漠地带，硅含量较高，由于结构比较致密，颗粒较粗，对生料粉磨和熟料煅烧带来很大影响；铁质原料主要采用进口铁矿石，铁含量较高，质量比较稳定；燃料则采用烟煤，通过煤堆场起跺堆放、原煤预均化堆棚均化进入煤粉制备系统制成煤粉，通过菲斯特转子秤计量送入窑头和窑尾燃烧器。具体原材料成分分析见表2，煤工业分析见表3。表2原燃材料成分分析%表3煤工业分析2.3生料配比及率值控制根据对抗硫酸盐水泥熟料矿物成分的指标要求，我们制定熟料三率值分别为：LSF=91±2，SM=2.10±0.05，IM=0.8±0.05。通过配料计算，生料三率值控制指标及配比见表4，生料化学成分及率值见表5。表4生料率值及配比表5生料化学成分2.4熟料煅烧抗硫酸盐水泥熟料煅烧工艺方式与普通硅酸盐水泥熟料生产基本相似，主要不同点在于铁含量较高，熟料矿物含量不同，高硅砂岩在生料配比中含量较高，易烧性差，IM较低，液相黏度较小，烧结范围比较窄，主要通过稳定控制生料的LSF，来保证窑工况稳定。2.4.1熟料煅烧工艺该生产线设计产能为6 000t/d，预热器采用5级悬浮预热器加CDC分解炉，回转窑为Φ5m×74m，设计窑速4.2r/min，篦冷机为IKN（设计产能6 500t/d）。生料由入窑提升机喂入预热器，烧成熟料通过篦冷机冷却进入熟料大库，生产方式与普通硅酸盐水泥熟料基本一致。2.4.2熟料煅烧过程控制抗硫酸盐水泥熟料与普通硅酸盐水泥熟料由于率值控制不同，液相量、液相黏度和表面张力都不一样，所以在关键控制点也略有不同。再加上烧结范围也较窄，为了保证有良好的窑工况，控制生料的波动也非常重要。为了更好地保证窑稳定运行，煅烧出优质的熟料，且必须满足业主对C3A的要求，控制好以下几点非常重要。1）火焰及窑皮分布为了保证回转窑有良好的热工况，控制好火焰是必要条件。由于采用的燃烧器为皮拉德四风道燃烧器，煤的挥发分也较高，控制火焰的原则就是保证火焰平顺，避免使用较大火焰。头煤的用量基本稳定在11.5t/h。由于熟料铁含量较高，液相黏度较低，窑皮的分布较为均匀且偏薄，日常的窑速基本控制在3.9~4.1r/min。2）物料易烧性由于原材料采用高硅砂岩配料，物料的易烧性十分重要。为了保证熟料产量和质量，需要控制好生料的细度。我们将生料80μm筛筛余控制＜12%，0.2mm筛筛余控制在＜1.5%。生料的稳定也对熟料煅烧影响很大，尤其是在生料磨停磨阶段。当熟料LSF超过93时，窑的飞砂就会很大，二次风温度偏低，窑工况较弱；当熟料LSF低于90时，窑工况较强，二次风温度偏高，且火焰明亮，因此提高出磨生料质量和控制停磨时间十分重要。3）窑内通风生产抗硫酸盐水泥熟料过程中，由于熟料铁含量比较高，为防止出现还原料，避免出现还原气氛，合理的风、煤、料、窑速匹配十分关键。而为了保证窑内有良好的通风，烟室缩口的结皮清理也很重要。中控值班长要求现场班长和预热器岗位每班检查2次缩口结皮情况，一旦发现烟室氧含量气体分析仪低于3.5%，必须进行彻底清理结皮。4）分解炉温度控制分解炉温度稳定性对预热器C5筒结皮稳定性影响很大，尤其是在普通硅酸盐水泥熟料转换高抗硫酸盐水泥熟料的过程中。之前生产普通硅酸盐水泥熟料控制分解炉温度在900℃左右时，转换到抗硫酸盐水泥熟料时，分解炉温度会控制在870~880℃左右，由于温度差，造成预热器C5出现结皮脱落堵塞情况。后逐步缓慢降低对分解炉出口温度控制，保证窑工况稳定煅烧一月后，逐步稳定分解炉温度在870~880℃，减少突然改变的温度差，预热器堵塞情况得到改善。2.5出窑熟料质量通过对生料质量稳定性把控，熟料煅烧过程中细节控制，熟料各项指标控制较好，C3A≤2.8%，游离氧化钙≤1.5%，升重1 250±50g/L，Cl-≤0.05%，熟料的28d抗压强度大于54MPa。完全符合业主的生产要求。熟料化学成分、率值及矿物组成见表6，熟料强度见表7。表6熟料化学成分、率值及矿物组成表7熟料强度MPa

3、生产问题总结使用高硅砂岩作为硅质原料配料时，由于高硅砂岩易磨性及易烧性差的特点，给生料磨系统和窑煅烧系统运行带来一些问题，主要表现生料粉磨系统的设备磨损较快，使用周期缩短；窑系统则表现为C1筒耐材磨损和窑内耐火砖磨损。3.1生料磨系统的影响生料粉磨系统使用立式磨机，由于高硅砂岩易磨性差的特性，在实际生产操作过程中，会导致生料磨台时产量偏低，设备磨损较快，寿命减短。生料磨操作上主要增加立磨的研磨压力，磨辊工作压力由原来6.5MPa提高到7.5MPa，来增加成品量。设备的磨损则主要表现在磨机磨辊、磨盘、选粉机叶片等部位。尤其当选粉机风叶和选粉机密封等部位出现磨损后，直接导致生料细度跑粗，0.2mm筛筛余偏高，直接影响回转窑熟料煅烧，因此控制出磨生料细度十分重要。磨机研磨不同生料时重点参数和使用寿命对比见表8。表8磨机重点参数对比3.2窑系统耐火材料的影响煅烧高抗硫酸盐水泥熟料时，窑系统耐火材料使用周期也有所减少。根据该项目4#窑连续一年生产高抗硫酸盐水泥熟料经验，窑内耐火砖、窑口浇注料和预热器C1筒部位明显磨损较为严重。因此，对生产高抗硫酸盐水泥熟料的生产线检修周期做出调整，保证生产线稳定连续运行。在耐火材料选用上，对窑口浇注料、冷却带、过渡带等易磨损部位耐火材料更换为更加耐磨的耐火材料，增加窑的运行周期。4、结束语在利用高硅砂岩生产高抗硫酸盐水泥熟料过程中，对整个系