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四组分配料在窑外分解窑的应用

2007-07-04 00:00

确山水泥厂是700t/d带RSP分解炉的新型干法水泥企业,主机有:Φ3m×48m回转窑1台,Φ3.2m×10m中卸烘干生料磨1台,Φ2.4m×13m闭路循环水泥磨2台,设计能力为年产熟料21万t,水泥24万t。自1993年6月建成投产以来,熟料质量一直不太稳定,强度忽高忽低,不能大批生产525P.O水泥,严重制约了企业的发展。为此,我们尝试在生料中掺入砂岩进行四组分配料,探索提高熟料质量的途径。

1 试验的理论设计

1.1 现状分析

经过初步分析论证,认为我厂熟料强度低固然有多方面的原因,但关键在于生料中SiO₂含量偏低,生料硅酸率n偏低,导致熟料硅酸率n提高不上去,一直徘徊在2.0～2.2之间,熟料硅酸盐矿物合量小于72%。其次,粘土中有害成分含量偏高,使五级悬浮预热器结皮、回转窑结球结圈等频繁发生,严重影响了熟料产、质量的提高。

1.2 试验方案

针对上述现状,我们采取在磨制生料时掺入砂岩的办法进行四组分配料,来提高生料中SiO₂含量,进而提高生料和熟料中的硅酸率n,降低熟料中的有害成分,改善预分解窑煅烧状况,提高熟料质量。

结合我厂实际,我们提出两种试验方案:

1)用石灰石、砂岩、粘土和硫酸渣进行四组分配料,试验时间为1998年1～2月。

2)用石灰石、砂岩、粉煤灰和硫酸渣进行四组分配料,试验时间为1998年3～4月。

1.3 新增工艺设备

由于我厂在一线设计时未考虑预留仓(或空间),为使试验顺利进行,我们决定把石灰石仓隔开一部分作砂岩仓,单独计量,以确保四组分配料的准确性。

1.4 配料方案

根据我厂四年来生产、工艺及质量情况,参照一、二线配料设计方案,确定四组分配料方案熟料三率值控制指标为:

KH0.88±0.02,n2.60±0.10,P1.50±0.10

砂岩在生料中掺入比例为:4%～7%

由于我厂洪虎山砂岩强度较大(达173MPa),不能满足正常生产,我们采取焙烧后的砂岩作试验材料。原材料化学成分见表1。

表1 原材料化学成分 %

项目	Loss	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	K₂O	Na₂O	Cl^-
石灰石	40.10	5.56	1.64	0.78	48.08	2.36	0.12	0.35	0.21	0.003
砂岩	0.21	98.20	0.74	0.47	0.11	0.24	0	0.10	0.02	0.006
粘土	5.65	67.07	14.51	5.46	0.99	1.41	0.02	2.21	1.26	0.006
粉煤灰	6.48	53.88	27.73	7.16	2.08	0.66	0.69	0.96	0.42	0.006
硫酸渣	2.84	18.43	3.02	65.08	3.71	2.49	1.40	0.85	0.15	0.010

2 试验前后的数据对比

经过四个月的生产试验,我们采取掺加砂岩的四组分配料方案在生产中取得了明显的效果。

2.1 工艺方面

熟料硅酸率n明显提高,有害成分含量下降(其中方案Ⅱ较方案Ⅰ少),回转窑结圈、结球、黄心料等现象减少,大窑运转率高达93%,台时产量超过设计能力,熟料产量由27.5t/h提高到31.5t/h,见表2～4及图1。

窑内通风状况明显好转,还原气氛减弱,烧成带温度提高,热工制度稳定。

表2 试验前后生、熟料率值对照

项目	生料			熟料
项目	KH	n	P	KH	n	P
试验前	1.005	2.50	1.59	0.883	2.12	1.82
方案I	1.008	3.24	1.37	0.885	2.65	1.60
方案Ⅱ	1.012	3.29	1.35	0.889	2.68	1.57

表3 试验前后生、熟料有害成分对比

项目	生料		熟料			硫碱比 (S/R)
项目	Cl^-	R₂O	MgO	SO₃	R₂O	硫碱比 (S/R)
试验前	0.003	0.91	3.40	0.22	1.41	0.36
方案Ⅰ	0.003	0.87	3.38	0.22	1.30	0.41
方案Ⅱ	0.003	0.59	3.27	0.28	0.92	0.66

表4 试验前后结圈、结球、结皮堵塞情况对比次

项目	1997				1998
项目	1	2	3	4	1	2	3	4
结圈	1	2	1	1	0	1	0	0
结球	100	103	90	115	42	30	26	17
结皮	2	3	2	2	1	0	0	0

图1 1997、1998两年运转率同期对比

可见,试验后基本杜绝了结圈、结皮现象,结球也明显减少,窑内煅烧状况得到显著改善。

由图1可知:掺加砂岩进行四组分配料,大窑运转率没有下降,稳定在85%～93%之间,属历史最好水平。

2.2 质量方面

统计1998年1～4月四组分配料试验数据可知:熟料的硅酸率n提高了,达到2.60左右;硅酸盐矿物(C₃S+C₂S)合量明显增加,由原来的71.3%提高到75%以上。熟料28d抗压强度提高近5.0 MPa,fCaO合格率由试验前75%左右提高到95%以上(见表5、6)。

表5 熟料矿物组成及液相量对比％

项目	C₃S	C₂S	C₃A	C₄AF	C₃S+C₂S	C₃A+C₄AF	液相量L
试验前	45.12	26.07	10.02	9.77	71.19	19.79	30.32
方案Ⅰ	52.30	24.21	8.67	10.30	76.51	18.97	26.64
方案Ⅱ	51.03	24.87	8.62	10.37	75.90	18.99	26.25

表6 熟料强度、标号对照表

项目		试验前	方案Ⅰ	方案Ⅱ
强度/MPa	3d	6.2/35.6	6.1/34.7	6.0/32.6
	7d	7.2/44.5	7.8/46.3	7.4/45.8
	28d	8.1/55.0	9.3/59.7	9.0/59.8

3 经济效益分析

试验阶段窑产量对比见表7。试验前后水泥成本、混合材掺入量及效益情况对比见表8。

表7 试验前后产量对比

项目		方案Ⅰ		方案Ⅱ		备注
项目		1月	2月	3月	4月	试验前
生料	产量/t	30957	29134	31421	30969	-
生料	配合比/%	砂岩5.0	粘土6.5	砂岩4.5	粉煤灰7.0	粘土11.5
熟料产量/t		18762	18021	19043	18769	-

表8 试验前后经济效益对照

项目	试验前		试验后		变化情况		1998年1～4月水泥产量/t	增加利润/万元
项目	混合材掺入量/%	水泥成本/ (元/t)	混合材掺入量/%	水泥成本/(元/t)	混合材掺入量/%	水泥成本/(元/t)	1998年1～4月水泥产量/t	增加利润/万元
P.0 525	6	285	10	273.4	+4	-11.6	20609	23.9
P.0 425	9	212.5	14	193.82	+5	-8.78	31572	27.7
P.0 425	17	204	33	181.66	+16	-22.34	25449	56.9