高镁石灰石煅烧优质熟料的生产实践

关注:76发表时间:2016-05-13 00:00:00


(山东网易彩票工业科技有限公司山东,济南250300)

一、概况

      随着我国水泥工业的快速发展,近年新建水泥企业的石灰石矿山不少存在MgO含量较高的问题,给企业的生产管理、操作运行及产品质量等带来了一定的影响。而生产水泥熟料主要原材料为石灰石和原煤,石灰石资源逐渐减少,矿山的石灰石使用能否做到剥采比最低,关系到企业今后的生存大计。因此。充分使用好矿山开采的废渣及废料势在必行。原煤的使用,因为新型干法水泥生产线装备有现代化的燃烧器,燃烧器配备有适当的火焰调节装置,无论是烟煤或无烟煤都可以在回转窑使用。其他辅助材料可根据当地资源状况优先选择。下面是山东、山西个别公司石灰石矿山现状图:



图1山东1#公司矿山302采面,该部分石灰石结晶硅高,氯碱有害成分高。


图2山东1#公司矿山326采面



山东  2#公司矿区石灰石质量较差,各断面及夹层质量成分差别较大,氧化钙低含量在38%--44%左右,氧化钾含量高在0.8--3.2左右。大量使用,就会造成窑内结圈、结蛋,熟料早期强度高、后期强度偏低等问题。外购石灰石亦存在氧化镁含量偏高(在2.0-6.0之间)。




山西2#公司2015年公司石灰石MgO高,进厂石灰石MgO最高达6.35%,年进厂石灰石MgO平均2.93%,生料中Ms0为2.90%,熟料中MgO为4.73%,28天抗压强度平均55.5Mpa。矿山石灰石土含量大,荞面石、质石、大花石较多,高镁石(Mg0:18.9%)在矿山夹层中,厚薄不一,剥离较难,通过搭配2015年石灰石平均:Ca0:45.93%,Mg0:2.93%。




二、山东5000t/d生产线高镁石灰石生产实例山东1#公司石灰石矿山为中薄层灰岩、云斑灰岩中夹白云质灰岩,而且由于受较多断层影响,接触东黄山段白云岩较多,造成石灰岩矿层结构复杂。公司自开始生产即搭配使用高镁石灰石,在生产过程中,总结工艺操作及熟料质量等方面的经验,并采取措施,取得了较好的效果。

1高镁石灰石的应用情况

原材料化学分析见表1,熟料质量见表2和表3。

表1原材料的化学成分分析(%)



表2调整前熟料化学成分、率值及矿物组成


表3调整前熟料物理性能


在实际生产过程中,随着MsO含量的升高,出窑熟料结粒明显增大,而且大小不均匀,飞砂严重,黄块较多;大粒熟料外观颜色发黑,但破碎后多数黄心,结构疏松,fCa0严重偏高,升重值大幅度下降,熟料质量明显降低。同时工艺上表现为窑内通风不畅,因强加煤而造成还原气氛明显,长厚窑皮、结大球,窑况明显恶化,窑内热工制度很不稳定,多次出现因大料块和结大蛋而停笔冷机处理。并出现预热器堵塞等连锁反应,给窑稳定操作带来了很大困难,熟料产量大幅度降低,熟料质量受到严重影响,熟料MgO含量从3.2%提高到

4.8%,3d抗压强度下降了0.9MPa,28d抗压强度下降了3.6MPa。

2MgO对熟料烧成和质量影响的原因分析

在近几年生产实践中,总结和验证了熟料MgO对熟料煅烧与质量的影响。

(1)如果熟料Mg0含量偏高(〈3.2%),熟料煅烧时,Mg0有一部分与熟料矿物结合成固溶体并存在于中间相中,多余的Mg0则如同提高了Fe:0的含量,可降低液相出现的温度并增加液相量,降低液相的表面张力,从而促进C-5对Ca0的吸收,有利于煅烧。

(2)如果熟料Ms0含量较高(3.2%~4.2%),液相表面张力大幅度下降,含4%Mg0时的表面张力为0.51N/m,迫使其般烧温度要比正常温度低,煅烧范围要比正常窄,不利于fCa0的吸收和晶体发育。表现在熟料外观结粒细小,飞砂严重。同时,在般烧方面表现为易烧性好,但烧结范围变窄,操作难度大。

(3)如果熟料MgO含量过高(4.2%),熟料出现结球严重,频繁出现结大球,冷却破碎之后的熟料大多数为黄块,窑头飞砂严重。采取常规的降铁措施,现象不但没有扭转,反而更加恶劣,反常规调整,却有效果。从资料得知,MsO含量>4.2%时,熟料液相黏度增加,使阿利特结晶困难,从而使结粒变大,窑内极易结圈、结蛋。

综上分析,公司熟料强度偏低的根本原因是出窑熟料Ms0含量偏高,而配料方案和煅烧操作又没有及时或有效地作出适应性的调整,从而造成不正常窑况的出现和熟料强度的降低。

3采取措施

(1)控制石灰石中M愿O含量

为了使熟料中Mg0含量达到公司内控指标4.0%士0.2%,必须控制石灰石中M80含量2.8%士0.2%。从石灰石进厂质量把关开始严格控制,分矿点搭配到位。同时强化石灰石均化效果,严格控制石灰石堆棚布料层数在400层以上,以改善和稳定生料质量,为稳定操作和熟料质量创造条件。

(2)调整配料方案

原配料方案熟料三率值控制指标为:KH=0.91±0.02,Sl-2.5±0.1,IM=1.4±0.1.

当熟料Mg0含量在3.2%~4.2%时,选用三高配料方案,将熟料日提高到0.92±0.02,SM提高到2.6±0.1,IM提高到1.5±0.1。在此种情况下,随着M始0含量的提高,适当降低生料Fe:0;指标,稳定烧结范围,改善熟料质量和操作的适应性。

熟料Mg0含量>4.2%时,熟料率值控制为KH-0.92±0.02,SM=2.6±0.1,I-1.4±0.1,增加Fe;0,的含量,降低铝率,以降低液相黏度,避免窑内结圈、结蛋,控制飞砂料。

(3)优化操作参数

1)降低并稳定分解炉出口、窑尾和C,温度

液相过早出现,易形成黏性物料,在预热器、窑尾烟道、C5及下料管道等处极易结皮引起堵塞,针对这些情况,应该严格控制分解炉出口、窑尾和C5温度。正常生产时,分解炉出口温度一般控制在880℃左右,而在般烧高MgO熟料时,控制在850~880℃,将窑尾温度由原来的1050~1100℃降低至1000~1050℃,避免液相过早出现,减少结皮堵塞情况的发生,同时也减轻了窑内结长厚窑皮、结圈。在C5的下料管位置,设置了吹堵装置,及时有效地处理了故障,提高了窑的运转率。

2)降低并稳定入窑分解率

控制入窑物料表观分解率在93%左右,最高不超过95%。在生产实践中,常出现因为入窑物料分解率过高达96%,熟料升重降低,质量下降,分析认为,由于分解奉过高,也就是生料预烧较好,使液相提前出现,窑内碳酸盐分解带缩短,固相反应带相应拉长,使化学反应产物活性降低,从而导致熟料升重降低,熟料实物质量下降。

3)加强德冷机操作

熟料急冷,可使熟料中阿利特、贝利特尤其B型C25晶形稳定,并使液相来不及结晶而形成更多的玻璃体,避免L(液相)+C35-C3A+C25的转熔反应;同时也可使方镁石晶体尺寸减小,提高方镁石水化产生应力的分散度,减小因方镁石对水泥安定性的影响。因此,在筐冷机操作过程中,应保持好笔冷机各室合理的压力,特别是一室的压力,调节掌握好笔床速度,并保持一、二室风机用全风,使通过高温料层的风量稳定而充分,确保冷却效果。

4)调节煤粉燃烧器内外用风控制烧成带长度

烧成带长,物料在窑内更易提前黏结成球,窑况不稳定时甚至形成大球、大块,熟料结粒不均,f-Ca0高,升重低。生产过程中,根据公司实际情况控制好一次风量,调节好煤粉燃烧器内外用风比例(不同的燃烧器、煤质和热工制度是不同的),从而确保煤粉快速燃烧,使火焰缩短,控制烧成带长度。

4效果分析

(1)随着上述针对性措施的调整到位,出密熟料外观质量明显改善,熟料结粒细小均齐,粉粒少,黄块少,升重提高近70g/L,质地坚硬。熟料3d、28d抗压强度有大幅度的提高,3d抗压强度平均达31.3MPa,较调整前提高1.1MPa,28d抗压强度平均达60.1MPa,较调整前提高了2.8MPa。调整后的熟料化学分析及物理性能见表4及表5。

(2)出窑熟料岩相结构明显改观。从显微照片可以看出,形成了较多的带状阿利特品体,长宽比较大,达2.0以上,品体尺寸10~50m,并有少量异常大品体。B矿数量较少,难见矿巢结构,常见尺寸10~25um,圆形,大多有双晶纹


表4调整后熟料化学分析


表5调整后熟料物理性能


(3)通过采取上述配料方案和工艺操作措施,实现了回转窑稳定操作,解决了窑内结大球,结圈现象,提高了窑的运转率,不仅综合利用了公司自备矿山大量的高氧化镁石灰石矿产资源,而且使熟料质量稳定提高,取得了较好的经济效益和社会效益。

表6山东1#公司2015年熟料质量


5应用体会

(1)Mgo过高对熟料产质量的影响巨大,每上升1%的Mg0,熟料28d抗压强度降低约2.0MPa。但只要对配料方案和工艺操作及时作出适应性的调整,是完全可以扭转的;不能在MgO升高过程中一味地降低Fe203。

(2)立升重代表回转窑的烧成温度,总结公司立升重得:立升重K+150℃就是理论计算的烧成带温度。检测立升重要注意观察斜链斗的熟料情况和窑前状态做出判断:



一是立升重正常,但熟料结粒偏细,说明燃烧器象限、燃烧器火焰形状、生产配料等有可能存在问题。二是立升重不正常,就要查找不正常的原因,一半多从燃烧器调整上做文章。

(3)分解率反映的是分解炉的工作状态以及三次风管与分解炉的交接的角度是否出项问题以及炉风与窑风是否匹配等。一般控制在:90-95%,不易过高。

(4)在回转窑操作中,应控制烧成带长度,适当降低窑尾、分解炉出口温度等工艺参数,控制熟料结粒,实现急冷煅烧。

(5)生料质量是决定熟料煅烧重要的一个因素,影响熟料烧成速度主要是烧成温度、反应时间、比表面积。而化学成分的稳定是这些因素中的首要前提。如果化学成分不稳定,就会带来热工的不稳定;因此质量控制室要从提高过程控制稳定性和生料质量上多做文章。


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