管文龍，周春榮，馬國(guó)興，姜書丹

（1.南方水泥有限公司，浙江 杭州 311100；2.江山南方水泥有限公司，浙江 江山 324103）

0 前言

江山南方水泥有限公司是國(guó)家“一五”時(shí)期投資興建的浙江省第一家大型水泥企業(yè)，于2007年加入南方水泥，現(xiàn)有2500 t/d和5000 t/d熟料生產(chǎn)線各一條，年產(chǎn)260萬(wàn)t熟料。

隨著企業(yè)的發(fā)展，江山本地優(yōu)質(zhì)石灰石資源日趨枯竭，公司使用的石灰石大部分外購(gòu)于玉山，石灰石成本高。為降低石灰石成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，江山南方從2011年開始開發(fā)使用用自備北蕉礦石灰石，北蕉礦石灰石具有MgO含量高、CaO含量低的特點(diǎn)，屬于低品位高鎂石灰石。

1 公司的北蕉礦情況

公司礦區(qū)位于江山市大陳鄉(xiāng)早田村坂村。根據(jù)1995年的地質(zhì)勘探報(bào)告，礦區(qū)擁有劣質(zhì)石灰石資源量約5340萬(wàn)t。勘探結(jié)果表明，北蕉石灰?guī)r屬水泥原料Ⅱ級(jí)品，其他主要化學(xué)成分見表1。

表1 北蕉石灰?guī)r化學(xué)成分 %

北蕉石灰石CaO含量低，MgO含量高，如單獨(dú)作為水泥生產(chǎn)的石灰石原料，不能滿足水泥標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)MgO含量小于6%的要求，并且會(huì)降低水泥熟料的易燒性，熟料28d強(qiáng)度會(huì)下降。因此，為保證水泥熟料的質(zhì)量穩(wěn)定性，需搭配摻加其他優(yōu)質(zhì)的石灰石，調(diào)整生料配料方案，保證煅燒的熟料質(zhì)量符合國(guó)家各項(xiàng)要求。

2 摻大量高鎂石灰石對(duì)窯內(nèi)煅燒、熟料質(zhì)量的影響

江山南方從2011年開始摻入北蕉石，摻入比例20%左右，熟料MgO含量在2.0%～2.5%左右，熟料3d強(qiáng)度31MPa左右，28d強(qiáng)度60MPa左右。由于外購(gòu)石灰石資源供應(yīng)緊張的問題日益突出，2015年開始逐年提高北蕉石灰石使用比例，至2018年，北蕉礦石灰石使用比例達(dá)到65%。當(dāng)熟料MgO含量小于2.5%時(shí)，對(duì)窯內(nèi)煅燒和熟料質(zhì)量沒有大的影響。隨著北蕉礦石灰石使用比例的逐步提高，當(dāng)熟料MgO含量大于4.0%時(shí)，影響較大。

2.1 對(duì)窯內(nèi)煅燒的影響

本公司的生產(chǎn)情況證明：MgO在礦物中的固溶總量只能在2.5%左右。適當(dāng)?shù)腗gO含量能降低液相的出現(xiàn)溫度并增加液相量，會(huì)降低液相的表面張力，從而促進(jìn)C2S對(duì)CaO的吸收，有利于煅燒。當(dāng)熟料MgO含量大于4.0%時(shí)，熟料液相表面張力大幅度下降，煅燒溫度要比正常溫度低，煅燒范圍要比正常窄，不利于f-CaO的吸收和晶體發(fā)育。主要表現(xiàn)在：f-CaO偏高，窯內(nèi)易長(zhǎng)厚窯皮、易結(jié)圈，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞預(yù)熱器。高鎂原料的耐火性差,操作調(diào)整頻繁，溫度高易結(jié)圈，溫度低影響熟料強(qiáng)度，特別是原料的不穩(wěn)定給操作帶來(lái)很大的困難。

2.2 對(duì)熟料質(zhì)量的影響

近幾年公司摻加北蕉石比例和熟料MgO的含量和強(qiáng)度變化情況見表2?？梢姡S著北蕉石灰石使用量的增加，熟料MgO的含量增加，熟料3d強(qiáng)度基本維持不變，熟料28d強(qiáng)度明顯下降。

表2 熟料MgO的含量和強(qiáng)度

3 采取措施

3.1 加強(qiáng)管理，提高入窯生料質(zhì)量穩(wěn)定性

（1）加強(qiáng)北蕉礦石灰石質(zhì)量管理，提高入磨石灰石質(zhì)量穩(wěn)定性。

制定《北蕉礦石灰石質(zhì)量管理辦法》，規(guī)范礦山爆堆巖粉樣取樣方法，增加礦山巖粉樣取樣檢測(cè)頻次，并通過礦山實(shí)地取樣和進(jìn)廠單獨(dú)破碎后取樣分析，驗(yàn)證巖粉樣的代表性，做到石灰石進(jìn)廠質(zhì)量有準(zhǔn)確預(yù)判。

（2）加強(qiáng)原料的預(yù)均化，提高入窯生料穩(wěn)定性。主要通過控制石灰石配料庫(kù)位，在石灰石配料庫(kù)低于8m時(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)送料，減少石灰石在庫(kù)內(nèi)分級(jí)對(duì)生料成分波動(dòng)的影響；增加高硅砂巖配料，實(shí)現(xiàn)四組份配料，方便中控員調(diào)整；加強(qiáng)設(shè)備管理，提高堆取料機(jī)設(shè)備的可靠性，杜絕預(yù)均化堆場(chǎng)石灰石定點(diǎn)堆料，提高石灰石均化能力。

采取以上措施后，2019年入磨石灰石CaO含量45.45%，CaO含量標(biāo)準(zhǔn)偏差0.95%，同比下降0.28%，生料率值合格率和熟料率值合格率均有較大改善，為窯的穩(wěn)定運(yùn)行和熟料質(zhì)量提高提供條件。生料和熟料率值合格率數(shù)據(jù)對(duì)比見表3。

表3 生料和熟料率值合格率

3.2 優(yōu)化高鎂熟料的配料方案

當(dāng)熟料MgO含量大于2.5%時(shí)，熟料的易燒性是隨著MgO含量的增加而下降的，當(dāng)MgO含量大于4.0%時(shí)，方鎂石的形成量增加，導(dǎo)致熟料安定性不良的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，除了通過快速冷卻熟料的煅燒方式外，在配料上宜采用降低石灰飽和系數(shù)（KH值），適當(dāng)提高Fe2O3含量、降低鋁氧率的率值控制方案，見表4。

表4 熟料三率值的調(diào)整

3.3 優(yōu)化操作參數(shù)

提高高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少窯內(nèi)還原氣氛，避免窯內(nèi)出現(xiàn)結(jié)圈，造成窯內(nèi)通風(fēng)不良，窯內(nèi)狀況惡化情況的產(chǎn)生。

4 應(yīng)用效果

調(diào)整前后熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)對(duì)比見表5。

表5 調(diào)整前后熟料質(zhì)量數(shù)據(jù)對(duì)比

調(diào)整后，2019年北蕉石灰石使用比例達(dá)到66.43%，大幅降低了石灰石的成本，同時(shí)，熟料質(zhì)量有較大提高，2019年熟料3 d、28 d強(qiáng)度33.7 MPa、58.6 MPa，同比分別提高1.9MPa、1.7MPa。

企業(yè)使用低鈣高鎂石灰石時(shí)，只要采取適當(dāng)?shù)呐淞戏桨?，加?qiáng)原料質(zhì)量的過程控制和管理，合理優(yōu)化操作參數(shù)，可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料。