牛海龍

提高熟料2828d d抗壓強(qiáng)度優(yōu)化方案及成效

牛海龍

A公司2 500t/d生產(chǎn)線采用無煙煤設(shè)計的管道式分解爐，單系列五級懸浮預(yù)熱器。近一段時間公司熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低，基本在50MPa上下，較常規(guī)熟料28d抗壓強(qiáng)度低5～6MPa左右。熟料強(qiáng)度低，勢必影響混合材的摻量，增加生產(chǎn)成本，降低市場競爭力。本文就熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低的原因進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并提出了優(yōu)化方案。

1　數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

1.1熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低期間熟料化學(xué)成分統(tǒng)計（表1）

從表1數(shù)據(jù)來看，A公司熟料堿含量高，MgO含量偏高。

（1）熟料堿含量高

一般情況下，堿含量控制在0.50%～0.60%對熟料強(qiáng)度影響不大，而A公司熟料的堿含量均值0.99%，最大達(dá)到1.03%，偏高0.4%左右。當(dāng)熟料堿含量偏高，會與熟料礦物形成含堿礦物及NC8A3，導(dǎo)致C3S難以形成，相應(yīng)地增加了熟料fCaO含量，導(dǎo)致熟料后期強(qiáng)度降低。

（2）熟料MgO含量偏高

一般情況下，熟料中MgO含量為2%左右時，能夠增加熟料液相量，降低液相粘度，促進(jìn)硅酸鹽礦物的形成，減少fCaO含量，使水泥熟料燒成溫度降低，明顯提高熟料質(zhì)量。而A公司熟料中MgO的含量均值為2.53%，偏高0.5%。熟料MgO偏高時熟料中C3S形成相對困難，也會影響熟料強(qiáng)度。

1.2熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低期間熟料率值及礦物成分統(tǒng)計（表2）

從表2數(shù)據(jù)來看，A公司熟料的硫堿比較低，出窯熟料fCaO偏高，升重基本正常。

（1）硫堿比較低

熟料中的硫首先和堿結(jié)合生成堿的硫酸鹽，剩余的堿取代部分CaO形成含堿化合物，造成fCaO升高，可能對熟料3d及28d抗壓強(qiáng)度造成影響。一般熟料硫堿比控制在0.6%～0.8%。

（2）出窯熟料fCaO偏高

出窯熟料fCaO的日平均值在1.0%～1.5%之間波動，說明A公司的熟料燒成效果不好，單點熟料fCaO 在2%以上的偏多，而從熟料的飽和比以及硅率、鋁率的情況看，如燒成效果好，不會出現(xiàn)如此高的fCaO。（3）升重基本正常，但A公司熟料結(jié)粒不密實，孔隙率大。

表1　熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低期間熟料化學(xué)成分統(tǒng)計，%

1.3熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低期間出磨煤粉空氣干燥基數(shù)據(jù)統(tǒng)計（表3）從表3數(shù)據(jù)來看，A公司的出磨煤粉水分偏高，出現(xiàn)了煤粉細(xì)度和水分同時偏高的情況，對窯的燒成極其不利，基本上強(qiáng)度數(shù)據(jù)嚴(yán)重異常時煤粉細(xì)度和水分同時升高。由于出磨煤粉水分高，造成煤粉燃燒速度慢，放熱慢，導(dǎo)致燒成帶熱力不集中，出現(xiàn)后燃燒的情況。表現(xiàn)在生產(chǎn)上為尾溫偏高，出窯熟料升重偏低，fCaO偏高。

表2　熟料28d抗壓強(qiáng)度偏低期間的熟料率值及礦物成分統(tǒng)計

表3　出磨煤粉工業(yè)分析（空氣干燥基）數(shù)據(jù)統(tǒng)計

查閱A公司原煤數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)廠原煤的質(zhì)量波動非常大、產(chǎn)地雜，煤的灰分和揮發(fā)分波動劇烈，原煤的收到基水分比較高，但空氣干燥基水分很低。進(jìn)廠原煤質(zhì)量差導(dǎo)致收到基低位熱值低，而空氣干燥基低位熱值高。另外發(fā)現(xiàn)，A公司原煤凡是水分低的，灰分都高，不能單獨使用。

1.4其他說明

（1）熟料強(qiáng)度臺賬

查閱A公司熟料強(qiáng)度數(shù)據(jù)，出窯熟料3d強(qiáng)度很高，30～31MPa，但增進(jìn)率很低，3d～7d增進(jìn)一般在10MPa左右，7d～14d的增進(jìn)僅為5MPa。對比其他新型干法水泥廠熟料強(qiáng)度，3d～7d增進(jìn)一般在15MPa左右，7d～14d的增進(jìn)為10MPa，最終的28d強(qiáng)度可相差10MPa。

（2）巖相分析

通過對A公司水泥熟料樣巖相分析，可見其熟料的結(jié)晶比較粗大，礦物分布不均，說明熟料在窯內(nèi)燒成過程中晶體發(fā)育較完全，煤粉存在后燃燒的情況.過渡帶溫度高，過早出現(xiàn)液相，而主燒成帶溫度偏低，液相未能大量出現(xiàn)，造成熟料燒結(jié)狀態(tài)不好，熟料升重偏低，這與巖相分析結(jié)果相符。

（3）工藝操作

頭煤尾煤比為0.38：0.62，窯尾燒得重，窯內(nèi)溫度偏低。熟料升重高低直接反應(yīng)燒成帶溫度高低。A公司熟料升重為1 300g/L左右，同時窯尾分解爐經(jīng)常結(jié)皮結(jié)塊，生料分解率達(dá)到98%，表明了窯尾溫度偏高。理論上，窯尾預(yù)熱器分解爐所起的主要作用是預(yù)熱、分解，任務(wù)完成后，重點應(yīng)轉(zhuǎn)移到窯內(nèi)燒成。通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)可見，燒成帶溫度不足，熟料礦物晶體發(fā)育過大。而窯尾溫度高、系統(tǒng)拉風(fēng)大會造成液相提前出現(xiàn)，致使入窯物料形成晶體，直至燒成帶晶粒已然長大，加之燒成帶溫度偏低，影響了熟料礦物的合理生成，進(jìn)而使出窯熟料強(qiáng)度偏低。

綜上分析：

（1）堿含量偏高、MgO偏高，按原有配料方案生產(chǎn)，熟料中硅酸鹽含量和礦物總量降低。

（2）煤水分偏高，窯煅燒熱力強(qiáng)度不夠影響了熟料強(qiáng)度。

（3）窯的煅燒操作上不適合現(xiàn)有的原燃材料。

鑒于以上分析，確定如下優(yōu)化方案：

表4　優(yōu)化熟料28d抗壓強(qiáng)度期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2　優(yōu)化方案

2.1原燃材料

鑒于A公司原燃材料狀況，尤其在現(xiàn)有石灰石礦山無法改變的情況下，建議穩(wěn)定原煤來源，尤其是控制進(jìn)廠原煤收到基水分≯10%，保證灰分＜25%，揮發(fā)分＞22%，將出磨煤粉水分控制在2.5%以內(nèi)，保證入窯煤粉的質(zhì)量，保證窯的熱力強(qiáng)度。

2.2配料

降低原料中的鐵含量，將Fe2O3控制在1.6%～2.0%之間。Al2O3偏高時Fe2O3低限控制，Al2O3較低的時候Fe2O3可以適當(dāng)放寬，飽和比控制在0.88±0.01。

2.3操作

嚴(yán)格控制出磨煤粉的細(xì)度、水分，控制好頭尾煤比例4.5：5.5～4：6，原則上升重不低于1 400g/L，熟料fCaO控制在0.5%～1.0%之間，分解爐出口溫度控制在865℃左右，≯870℃。窯喂料量為190～200t/h時，窯速控制在3.5～3.6r/min。窯系統(tǒng)拉風(fēng)一級筒出口負(fù)壓控制在5 200～5 400Pa左右。只要煙室結(jié)皮不多，窯口至頭檔輪帶之間筒體溫度不高，出窯熟料沒有連續(xù)出現(xiàn)還原氣氛，即可適當(dāng)提高窯頭喂煤量，以利于上述指標(biāo)的完成。

3　效果

（1）熟料1d強(qiáng)度比試驗之前降低明顯，但熟料1d～3d強(qiáng)度增進(jìn)率明顯增加。熟料3d～7d強(qiáng)度增進(jìn)率較高，尤其是從8～13號數(shù)據(jù)中熟料強(qiáng)度增進(jìn)率超過以前熟料增進(jìn)率，達(dá)到15MPa以上。

（2）熟料強(qiáng)度與熟料飽和比有直接的關(guān)系，當(dāng)熟料的飽和比超過0.91后，熟料1d和3d的強(qiáng)度與試驗前數(shù)據(jù)相似，即熟料1d和3d強(qiáng)度偏高，但由于燒成狀況有所變化，熟料3d～7d強(qiáng)度增進(jìn)率與以往數(shù)據(jù)相比會有所不同。

（3）熟料燒成帶溫度狀況與熟料飽和比有直接的關(guān)系，當(dāng)熟料飽和比高時，窯內(nèi)燒成帶溫度低，熟料升重偏低，熟料礦物形成不理想，進(jìn)而對熟料的強(qiáng)度有所影響。

（4）從數(shù)據(jù)上看，調(diào)整頭尾煤比例以后，分解率依然維持在較高的水平，說明以往的操作確實存在尾煤偏多的情況。

（5）熟料fCaO比較理想，有資料表明，熟料質(zhì)量對熟料的強(qiáng)度有直接的影響。熟料fCaO控制在0.5%～1.0%之間時，對熟料強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大。

4　結(jié)語

原燃材料品質(zhì)穩(wěn)定、優(yōu)良，必然會利于配料、利于燒成，并能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的水泥熟料。但由于各種客觀因素錯綜復(fù)雜，我們嘗試著通過配料的優(yōu)化、操作的調(diào)整來消納各種不利因素的影響，以達(dá)到提高熟料強(qiáng)度的目的。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，出窯熟料的1d、3d強(qiáng)度接近合理，同時熟料3d～7d的增進(jìn)率明顯提高，優(yōu)化方案效果較為理想。■

Optimization Scheme and Effects of Improving 2288d Strength of clinker

TQTQ172172..1313文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AA

10011001--61716171（20152015）0404--00890089--0404

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2015-03-02；編輯：呂光