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        鋼渣配料在預(yù)分解窯上生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)熟料

        2014-09-10 07:53:06韓德山
        四川水泥 2014年4期
        關(guān)鍵詞:結(jié)皮窯內(nèi)下料

        韓德山

        (吉林省天鑫水泥有限責(zé)任公司,梨樹(shù)縣 136502)

        在預(yù)分解窯上利用鋼渣配料,還存在許多工藝問(wèn)題。我公司通過(guò)一年的試驗(yàn)摸索,采取改進(jìn)措施,調(diào)整配料方案,改進(jìn)煅燒操作方法,解決了預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞、窯內(nèi)結(jié)圈、長(zhǎng)厚窯皮等工藝故障,熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降,產(chǎn)質(zhì)量提高,延長(zhǎng)了窯內(nèi)耐火材料使用壽命,收到較好的效果,現(xiàn)將情況簡(jiǎn)單介紹如下。

        1 鋼渣的性能

        鋼渣是煉鋼過(guò)程中,為除去鐵中的硫、磷等有害元素,加入石灰石、螢石,硅鐵粉形成的廢渣,鋼渣成分中的FeO、P2O5,CaO能夠在熟料煅燒中起到礦化和晶種作用,F(xiàn)e2O3的熔點(diǎn)為1560℃,而FeO的熔點(diǎn)為1420℃,能降低熟料的液相生成溫度和液相粘度,提高C2S與CaO在液相中的擴(kuò)散速度,促進(jìn)C3S晶體的發(fā)育成長(zhǎng),P2O5含量較少,一般在1.5%左右,摻入后不會(huì)影響水泥性能,而且P2O5是β-C2S的晶格穩(wěn)定劑,能夠阻止α-C2S在675℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C2S,防止熟料粉化,CaF2是一種良好的礦化劑, CaO不需分解能夠直接參與固相反應(yīng),不僅能降低熟料的熱耗,同時(shí)還能誘導(dǎo)C3S的形成。

        2 原材料的成分及配比

        用鋼渣替代鐵粉、用粉煤灰替代粘土,采用四種組分進(jìn)行配料,其原材料的成分見(jiàn)表1。

        表1 原材料和生料成分及率值 %

        3 生產(chǎn)中暴露的問(wèn)題

        鋼渣配料在兩條1200t/d線應(yīng)用,煅燒過(guò)程中出現(xiàn)一系列工藝問(wèn)題,主要表現(xiàn)在:

        (1)熟料的液相量增加。燒成帶窯皮偏厚,且較致密,窯皮厚度達(dá)到60cm,窯皮長(zhǎng)度較原來(lái)長(zhǎng)出2~3米,減少了窯的有效容積,影響窯內(nèi)通風(fēng)及熟料煅燒。窯負(fù)荷增加,主電機(jī)電流升高,窯內(nèi)填充率升高,窯尾出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象。

        (2)五級(jí)下料管及錐體出現(xiàn)結(jié)皮、堵塞。使用鋼渣配料后,四、五級(jí)預(yù)熱器錐體及下料管常出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象,每周要人工清堵一次,平時(shí)要每班都檢查錐體及下料管,并進(jìn)行振打清理,預(yù)熱器每次結(jié)堵,需要停窯處理8~12小時(shí),嚴(yán)重時(shí)要處理24小時(shí),影響生產(chǎn)。

        (3)易長(zhǎng)副窯皮。停窯檢查,后過(guò)渡帶有一層較為疏松的副窯皮,厚度約有60~100mm,停窯后轉(zhuǎn)窯會(huì)自然脫落,但在生產(chǎn)時(shí)會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)。窯尾煙室出現(xiàn)較嚴(yán)重的結(jié)皮,造成負(fù)壓增大,除定期用空氣炮吹堵外,還要人工進(jìn)行捅堵清理。

        (4)窯前出現(xiàn)憋火現(xiàn)象。熟料外觀顏色發(fā)黃,黃心料增多。

        4 原因分析及采取的措施

        4.1 原因分析

        (1)熟料顏色發(fā)黃、黃心料多

        鋼渣、硫酸渣、鐵礦石都是鐵質(zhì)校正原料,但其中Fe元素的價(jià)態(tài)不一樣,呈現(xiàn)不同的顏色,硫酸渣主要是Fe2O3,F(xiàn)e元素為3+價(jià)態(tài),顏色為紅色,而鋼渣中有FeO成分,F(xiàn)e元素有2+價(jià)態(tài),屬亞價(jià)態(tài)鐵,呈黃色,在熟料煅燒過(guò)程中,F(xiàn)e元素以3+價(jià)態(tài)時(shí),熟料呈青黑色,而Fe元素以2+價(jià)態(tài)時(shí),熟料呈黃色。造成二價(jià)鐵的原因較多,首先是原材料的帶入,鋼渣本身含有亞價(jià)態(tài)鐵,在窯內(nèi)煅燒時(shí),不能得到充分氧化,完全氧化成三價(jià)鐵,導(dǎo)致熟料顏色發(fā)黃。這是鋼渣本身造成的。鋼渣較難磨,顆粒粗,在窯內(nèi)煅燒時(shí),與氧接觸的面積小,氧化反應(yīng)不完全,易形成還原氣氛,使熟料顏色發(fā)黃,黃心料增多。

        造成熟料顏色發(fā)黃的另一原因是大塊熟料,由于窯內(nèi)易結(jié)大塊,大塊料中心煅燒不充分、欠燒,破碎后小料塊便呈黃色,黃料的主要成分是未燒結(jié)的生料,比較疏松,游離氧化鈣高,強(qiáng)度低,是熟料外觀顏色發(fā)黃的主要原因。

        (2)預(yù)熱器及下料管結(jié)堵

        用鋼渣替代鐵粉配料,鋼渣與鐵粉成分及結(jié)構(gòu)截然不同。

        由于鋼渣成分與熟料成分相近,起到晶種和礦化作用,使液相出現(xiàn)溫度降低。同時(shí),鋼渣中MgO含量較高,物料的最低共熔點(diǎn)降低。經(jīng)五級(jí)旋浮預(yù)熱器預(yù)熱及分解爐分解,液相在五級(jí)錐體出現(xiàn),粘結(jié)在預(yù)熱器錐體及下料管,形成結(jié)皮,多次結(jié)皮使管路不暢,便形成堵塞。過(guò)早出現(xiàn)的液相料,遇到漏進(jìn)的冷風(fēng)后液相立即固化,在管壁上形成結(jié)皮,使下料管下料不暢,出現(xiàn)結(jié)皮堵塞的惡性循環(huán),預(yù)熱器及下料管結(jié)堵,主要原因是鋼渣配料液相出現(xiàn)得早,液相量增多所致。

        (3)時(shí)有欠燒料,夾心料產(chǎn)生

        鋼渣配料,生料易燒性較好,在燒成帶出現(xiàn)液相的溫度降低,液相量相應(yīng)增加,加之鋼渣中氧化鎂含量較高,增加了熟料液相含量,易結(jié)厚窯皮,燒成帶窯皮增長(zhǎng),增厚,逐步形成副窯皮。隨著窯的運(yùn)轉(zhuǎn),窯皮會(huì)時(shí)掉時(shí)掛,掉落的窯皮在窯內(nèi)形成大塊料,同時(shí),因?yàn)槭炝蠅K內(nèi)部煅燒不充分,就有欠燒料、夾心料產(chǎn)生。

        (4)熟料液相量高,液相粘度低

        鋼渣代鐵粉后,熟料三率值不適應(yīng)窯煅燒工藝的要求。鋼渣不同于鐵粉,除含有Fe2O3外,更主要的含有與熟料成分相近的礦物,已進(jìn)行了固相反應(yīng),同時(shí)含有較高的MgO,液相出現(xiàn)的溫度降低,液相量相應(yīng)提高。因此,原來(lái)的熟料三率值應(yīng)進(jìn)行調(diào)整,要適當(dāng)提高熟料的硅率,降低液相含量和液相粘度。

        4.2 生產(chǎn)中采取的措施

        (1)調(diào)整熟料的率值控制指標(biāo),降低熟料的液相含量,適當(dāng)提高熟料的KH值和硅酸率,見(jiàn)表2。

        熟料的率值控制指標(biāo)調(diào)整后,礦物組成見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),熟料的液相量降低0.9%,三天強(qiáng)度由28.9MPa提高到30.9MPa,28天抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的56.2MPa提高到58.3MPa,熟料強(qiáng)度提高2.1MPa。

        (2)優(yōu)化工藝參數(shù)(見(jiàn)表4)

        A、調(diào)整窯頭及窯尾用煤的比例,降低總用煤量。增加生料下料量。因鋼渣的成分已接近熟料成分,在分解爐內(nèi)不需碳酸鹽的分解,尾煤應(yīng)相應(yīng)減少。在剛開(kāi)始試驗(yàn)時(shí),由于沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn),總用煤量沒(méi)有減下,頭尾煤比例沒(méi)有調(diào)整,窯尾用煤偏多,五級(jí)下料管及五級(jí)錐體出現(xiàn)粘堵現(xiàn)象,在實(shí)踐過(guò)程中逐漸減少用煤量,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整頭尾煤比例,減少尾煤比例,增加頭煤比例,熱工制度得到控制,解決了窯尾液相量出現(xiàn)過(guò)早,下料管及錐體出現(xiàn)粘堵問(wèn)題。提高了窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。

        表2 熟料成分及率值

        表3 熟料礦物組成

        表4 優(yōu)化的工藝參數(shù)

        B、提高入窯生料的細(xì)度。用鐵粉配料,生料的0.08μm細(xì)度控制在12%,但用鋼渣配料后,生料細(xì)度粗,鋼渣顆粒粗,易使鋼渣中的亞價(jià)鐵不易發(fā)生氧化,產(chǎn)生黃心料。為了提高生料細(xì)度,保持較高的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,需對(duì)鋼渣進(jìn)行磨前破碎,降低鋼渣入磨的粒度,增加了對(duì)輥機(jī)、回轉(zhuǎn)篩,將鋼渣入磨粒度由原來(lái)的15~30mm,降至10mm以下。為了鋼渣破碎粒度均齊,對(duì)鋼渣進(jìn)行閉路式破碎,出對(duì)輥機(jī)的鋼渣,進(jìn)入回轉(zhuǎn)篩,篩下物料入生料磨配料,篩上粗鋼渣顆粒再進(jìn)行重復(fù)破碎,確保鋼渣的入磨粒度小于10mm。 通過(guò)對(duì)鋼渣破碎系統(tǒng)的改造,保證了出磨生料的細(xì)度小于10%,提高了生料磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,滿足了窯煅燒生料的需要。

        C、中控看火操作的調(diào)整。為了緩解鋼渣配料后燒成帶易結(jié)窯皮的矛盾,增加物料在窯內(nèi)的翻滾速度,實(shí)現(xiàn)薄料快燒。改善窯內(nèi)通風(fēng),提高窯內(nèi)的熱交換效率,中控看火操作也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,包括:提高窯速,拉大排風(fēng),調(diào)整噴煤管位置等,見(jiàn)表5。

        (2)通過(guò)采用各種工藝措施,解決了鋼渣配料窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞,窯內(nèi)結(jié)圈、長(zhǎng)厚窯皮,熟料外觀發(fā)黃等問(wèn)題,提高了熟料的質(zhì)量,熟料的3d抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的30.5MPa提高到31.5MPa,28天抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的56.5MPa提高到58.7MPa。

        (3)利用工業(yè)廢渣在新型干法水泥生產(chǎn)線上配料,節(jié)約了資源,節(jié)約了土地,實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用,收到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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