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优质熟料的主要特征是C3S+C2S 矿物含量高,碱含量低, 矿物晶粒细小密实。与一般回转窑相比,预分解窑的热工特性是:火焰温度高、烧成带长、窑
速快, 因此能实现高产低耗的高效益生产运行。结合我公司5 000 t/d 熟料预分解窑的运行经验,就如何提高熟料质量的技术措施作一分析介绍。
1 优化配料方案
1.1 原燃材料中微量组分对质量的影响及控制原燃材料中微量组分,主要包括: 晶质α- 石英、MgO、SO3、碱(K2O, Na2O)、氯等,对预分解窑的熟料
质量影响相当大, 配料和操作时应该注意这些组分的影响。
( 1) 晶质α- 石英。我公司由石灰石和砂岩原料带入的晶质α- 石英结构致密, 难以磨细, 在煅烧中不易与氧化钙化合,易导致熟料f- CaO 增加和熟料后期强度下降。我们所采取的主要措施就是通过严格控制进厂石灰石和砂岩中的晶石英含量(主要通过现场目测) , 并对原材料进行合理有效的均化。
( 2) MgO。少量的MgO 存在能使生料易烧性和熟料的色泽得到改善, 超过一定范围后会使液相提前出现并增加总的液相含量,使煅烧温度降低, 导致熟料质量下降。我公司石灰石品位较高, 熟料中MgO 主要来自砂岩和页岩,我们控制进厂砂岩和页岩中w(MgO)<2.0%。
( 3) SO3。SO3 会使窑内熟料液相量增加, 煅烧温度降低; 另过剩的硫在窑中循环容易引起预热器结皮堵塞和窑内结圈,导致熟料质量下降及系统热工制度紊乱。因熟料中SO3 主要来自原煤, 因此我公司控制进厂原煤的全硫量小于1.0%。
( 4) 碱(K2O,Na2O) 。碱可增加熟料液相粘度, 导致烧结范围缩小,造成热工制度不稳,易引起烟道、分解炉、预热器中结皮堵塞, 增加f- CaO 的含量, 降低熟料质量。我公司熟料中的碱主要由砂岩带入,我们控制进厂砂岩和页岩中碱含量w (K2O+0.5Na2O)<3.0%, 控制生料中硫碱比: w(SO3)/ w (K2O+0.5Na2O)≤0.1%。
( 5) 氯(Cl- ) 在煅烧过程中挥发, 在烧成系统内形成循环富集, 并易引起预热器结皮堵塞,导致熟料质量下降。我们在配料过程中控制生料中w (Cl- )≤0.015%。
1.2 根据原燃料情况确定合理的配料方案
( 1) 率值的影响。熟料饱和比KH 愈高, 熟料中的w(C3S)/ w(C2S)的比值愈高; 硅率SM愈高, w(C3S+C2S)愈多, w(C3A+C4AF)愈少。硅率是反映液相量的主要率值, 而液相量随温度而增加的速度与铝率有关, 硅率太高则液相量太少,铝率太高则液相随温度提高增加速度慢, 即液相大量出现的时间迟。
( 2) 率值的控制。为能烧制出高(C3S+C2S) 矿物含量、低碱含量和矿物晶粒细小密实的优质熟料,我单位熟料三率值控制范围为:KH=0.90～0.92, SM=
2.5～2.7, IM=1.5～1.7, 采用石灰石、硫酸渣、页岩[w(Al2O3) ≥15%]、砂岩[w( SiO2)≥70%]四组分配料生产。
2 加强原燃材料预均化效果
5 000 t/d 预分解窑生产线对原燃材料需求量较大且对原燃材料的化学成分的均匀稳定性有很高的要求,其中入窑原燃材料的均匀性仅靠传统的矿产资源开采方式以及生料均化措施都难以得到保证,因此,必须对原燃材料加强均化措施。我公司石灰石及原煤采用!80 m 圆形预均化库; 砂岩、页岩及硫酸渣采用长方形预均化堆场,使用堆料机把已经破碎至一定粒度的原材料一层一层地铺开, {zg}可以铺到550 层, 取料时取料机沿着端面取料,这样能对不同开采地点和不同开采时间的原料进行充分的预均化, 为实现优质高产的稳定生产创造了条件。我们通过统计进厂石灰石(已经破碎好平均粒度在80mm 左右,取样点在破碎机入口) 一个月CaO的标准偏差Si, 统计入磨石灰石( 取样点在配料皮带上)一个月CaO 的标准偏差So, 计算出均化效果e1( Si/So) 在10 左右。原煤由于库存量偏小计算出的均化效果e2 一般在7左右。对砂岩、页岩及硫酸渣没有进行均化效果统计。总体而言, 均化效果能满足生产运行要求。
3 实施高温煅烧，提高熟料质量水泥熟料是一种结晶细小的多矿物集合体。在回转窑内的煅烧过程中, 随着煅烧温度提高,入窑物料会出现大约25%左右的液相量, 从而有利于C3S形成(C2S+CaO→C3S) 。为了提高熟料强度,我公司采用了三高配料方案。表明, 1 450 ℃才可确保熟料质量。依据这一试验结果, 正常生产中我们一般控制煅烧温度在1 500℃左右, 烧制的熟料质量优良。另外, 煅烧温度的提高可减少C3A 的实际含量, 使液相粘度降低, 这同样也有利于C3S 的形成;且C3A 含量的减少可降低水泥标准稠度用水量,改善其与减水剂的相适应性, 对改善混凝土的和易性有一定的好处。
4 急速冷却，改善熟料性能急速冷却可使晶体的长大受到限制, 并可使一部分C3A 和C3AF 以玻璃体形式存在, 且能控制β- C2S转变为γ- C2S。冷却速度越快, 玻璃体含量越多, 熟料矿物中的C3A 结晶含量就越少。为强化冷风对高温熟料的快速冷却效果,以提高熟料质量和改善熟料易磨性, 从而利于水泥强度的发挥并改善水泥与外加剂的相适应性, 我公司采取了以下措施。
( 1) 更换篦冷机#6 和#8 高压风机电机, 其中#6由90 kW 改成110 kW, #8 电机由110 kW 改成132kW,强化篦冷机一室、二室高压风风量。
( 2) 按照窑系统的操作原则———“快速过渡, 薄料快烧, 急速冷却”, 严格控制篦冷机的料床厚度在600～650 mm左右,以强化急冷效果。通过采取这二方面的技术措施, 出窑熟料温度基本能控制在( 60 ℃+环境温度) 范围内,熟料结粒较原先更加密实细小,熟料的易磨性得到很好的改善, 28 d 抗压强度较原先也有3~5MPa 的提高。
5 效果
我公司通过采取优化配料方案、加强原燃材料预均化及强化对熟料煅烧冷却操作等技术措施,熟料质量得到了明显提高.预分解窑的热工特性决定了其能实现高产低耗的高效益生产运行。在预分解窑生产时, 确定合理的配料方案,努力做好原燃材料成分均匀, 在平时的煅烧、冷却操作中, 操作人员做到多观察、多分析, 及时总结经验, 不断积累,预分解窑的熟料质量一定会有明显的提高。

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