鄒立，龔明華，張維，張興江

預分解窯采用鋼渣配料的體會

Experiences of Utilizing Steel Slag as One of Raw Materials in Precalciner Kilns

鄒立，龔明華，張維，張興江

1 前言

利用鐵礦石、硫酸渣等作為鐵質校正原料進行配料，是水泥生產(chǎn)傳統(tǒng)的配料方法，但鐵礦石價格較貴，而硫酸渣水分較高，在工業(yè)生產(chǎn)過程中易造成粘結和堵塞。為綜合利用工業(yè)廢渣和降低生產(chǎn)成本，我公司（? 3.3m×50m CDC分解爐、五級預熱器窯）于2008年2月下旬開始用附近鋼鐵廠排放的鋼渣代替鐵礦石配料進行試燒。由于最初對鋼渣的特性了解不夠，在試生產(chǎn)期間出現(xiàn)了預熱器C4和C5錐體及下料管經(jīng)常堵料，窯內(nèi)結圈、結球頻繁，篦冷機內(nèi)板結成塊等問題。經(jīng)過認真研究、分析產(chǎn)生問題的原因，于同年6月重新試燒鋼渣配料，取得了成功。

2 采用鋼渣配料出現(xiàn)問題的初步分析

鋼渣中 CaO、SiO2、CaF2含量較高，其主要礦物成分為C2S，同時含有適量的氟鋁酸鈣。鋼渣既是一種“礦化劑”，又是一種非熟料“晶種”，引入生料后，在熟料煅燒中起到“誘導結晶”和“礦化劑”的作用，可以顯著改善生料的易燒性，降低液相生成溫度及液相粘度，加速硅酸鹽熟料礦物的形成，促進C2S對fCaO的吸收。鋼渣中含有較多的MgO，在12.0%左右，同時灰石中MgO含量為2%左右，因此造成熟料中MgO含量較高，在3.5%左右。由于鋼渣的“礦化劑”和“晶種”作用，加上熟料中MgO含量很高，使得液相出現(xiàn)的溫度大大降低，液相量顯著增加，同時配料方案和操作參數(shù)未作相應調(diào)整，反映在煅燒方面料子易燒性極好，但燒結范圍變窄，操作不當很容易導致預熱器堵塞和窯內(nèi)結圈、結球。

3 采取的措施

3.1 改變原料配料方案以適應鋼渣配料的熱工特性

利用鋼渣代替鐵礦石配料，由于砂巖中Al2O3含量偏高(11%左右)，故未用頁巖而采用石灰石、砂巖、鋼渣三組分配料，其原材料成分及配比見表1。

鋼渣除含有Fe2O3以外，還含有與熟料成分相近的礦物，已進行了固相反應，同時含有較高的MgO，致使最低共熔點降低（1200～1250℃左右），熟料出現(xiàn)液相的溫度過低，液相量過大，使得窯內(nèi)結圈、結球的幾率增大，所以熟料的配料方案必須進行調(diào)整，要適當提高熟料的飽和比和硅酸率，降低Fe2O3含量，從而降低液相量，穩(wěn)定窯的熱工制度。熟料配料方案調(diào)整前后的化學成分及率值見表2。

3.2 確定合理的工藝操作參數(shù)

表1 原材料成分及配比表，%

表2 熟料配料方案調(diào)整前后的化學成分（%）及率值

表3 調(diào)整前后的窯工藝操作參數(shù)

為穩(wěn)定窯的熱工制度，保證窯的連續(xù)穩(wěn)定運行，提高窯的有效運轉率，采用鋼渣配料除了熟料配料方案要進行相應調(diào)整外，還必須對窯各工藝操作參數(shù)進行必要的調(diào)整。調(diào)整前后的窯工藝操作參數(shù)見表3。

因采用鋼渣配料后生料的易燒性得到改善，生料在預熱器及分解爐內(nèi)吸收的熱量相應減少，并且鋼渣帶入的CaO不是以碳酸鹽的形式存在，不需要分解，所以預熱器和分解爐的熱負荷降低，因此可以增加入窯生料下料量，從而提高熟料的產(chǎn)量。公司調(diào)整了窯頭及窯尾用煤比例，降低了總用煤量，由于預熱器和分解爐的熱負荷減小，尾煤比例由調(diào)整前的62%左右降低到60%左右，總用煤量降低了0.7t/h左右。試燒出窯的熟料多呈黃色，黃心料偏多，熟料質量較差，經(jīng)分析原因有二：一是鋼渣中Fe2+較多，從其燒失量為負數(shù)可以看出，由于鋼渣帶入的Fe2+較多，在窯內(nèi)煅燒時因通風不好而得不到充分氧化，不能完全被氧化成Fe3+，造成熟料顏色發(fā)黃；二是鋼渣硬度較大，帶有部分鐵粒，非常難磨，由生料磨臺時產(chǎn)量可以看出（CRM2650立磨在采用鋼渣配料前后的產(chǎn)量分別為120t/h、100t/h）。雖然生料細度80μm篩篩余是合格的（≤12%），但鋼渣本身的顆粒較粗，在窯內(nèi)煅燒時，與氧接觸的面積較小，氧化反應不完全，易形成還原氣氛，導致熟料顏色發(fā)黃，黃心料增多。針對這種情況我們也相應采取了以下措施：一是窯速由3.7r/min增加至3.9r/min，增大了窯內(nèi)物料流速，實現(xiàn)了薄料快轉，既增大了窯內(nèi)通風面積，又減少了窯內(nèi)的還原氣氛，使熟料中Fe2+氧化成Fe3+的速度加快，從而減少了黃心料的發(fā)生，同時降低了窯皮的厚度，減少了窯內(nèi)結圈、結球的幾率；二是為了提高生料細度，使鋼渣中的Fe2+離子與氧充分接觸，加快其氧化成Fe3+離子的速度，減少黃心料的發(fā)生，但又不至于過多地降低生料磨臺時產(chǎn)量。我們在鋼渣入磨前增設了一臺細碎機，進行磨前預破碎，使鋼渣入磨粒度由20mm左右降低到10mm左右，在保證生料細度合格的前提下，生料磨臺時產(chǎn)量穩(wěn)定在110t/h左右；三是適當拉大窯尾用風，C1出口負壓由4.7kPa增加到5.2kPa，拉大了窯尾排風，窯內(nèi)過剩空氣系數(shù)增加，使氧氣量充足，減少了窯內(nèi)還原氣氛，有助于鋼渣中的Fe2+離子氧化成Fe3+離子，減少了黃心料的發(fā)生。

4 鋼渣配料的效果

（1）降低了成本。鋼渣到廠價格130元/t，鐵礦到廠價格為260元/t，但鋼渣含鐵量比鐵礦低，所以生料中鋼渣用量為3%左右，而鐵礦用量為2%左右，通過計算，使用鋼渣比使用鐵礦每月可節(jié)約5萬元左右。

（2）增加了熟料產(chǎn)量。每天可增加熟料100t左右，扣除原材料成本，每月可增加熟料產(chǎn)值40萬元左右。

（3）降低了熟料熱耗，節(jié)約了能源。窯系統(tǒng)總用煤量降低了0.7t/h左右，每天按20h，每月按25d計算，每月可節(jié)約煤炭350t左右，每噸煤平均按500元計算，一個月可節(jié)約17.5萬元左右。

5 結語

在預分解窯上采用鋼渣配料煅燒水泥熟料，應及時調(diào)整熟料配料方案和工藝操作參數(shù)，從而穩(wěn)定窯的熱工制度，避免預熱器堵塞，窯內(nèi)結圈、結球等不正常工況的出現(xiàn)。

采用鋼渣配料加大了廢渣的利用量，減少了環(huán)境污染，降低了成本。鋼渣在熟料煅燒中具有“誘導結晶”和“礦化劑”的作用，可改善生料的易燒性，降低煤耗，提高熟料產(chǎn)量，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化，同時可為企業(yè)廢渣利用量達到國家免稅要求創(chuàng)造條件。

TQ172.44

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2010-12-27；

趙蓮