甘麗華，彭興華，莊 煥（浙江南方水泥有限公司，浙江 杭州 311100）

1 石灰石質(zhì)量現(xiàn)狀

某企業(yè)地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，當(dāng)?shù)厥沂Y源緊張，企業(yè)兩條生產(chǎn)線，每天生產(chǎn)熟料和水泥混合材需用石灰石14000t左右。2015年之前，該企業(yè)石灰石全部外購(gòu)，來(lái)源礦點(diǎn)10多個(gè)，質(zhì)量難以把控，生產(chǎn)受制于外部石灰石礦山的開(kāi)采。隨著政府綠色礦山建設(shè)政策的推行，部分不合規(guī)礦山陸續(xù)關(guān)停，石灰石供應(yīng)越來(lái)越緊張，數(shù)量和質(zhì)量均在下降，而價(jià)格卻越來(lái)越高，企業(yè)組織生產(chǎn)比較被動(dòng)。熟料生產(chǎn)石灰石成本要比同行業(yè)高將近20元/t，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)處于弱勢(shì)。2015年企業(yè)獲得了新的礦山資源，但是自備礦山的石灰石質(zhì)量不好，其石灰石化學(xué)成分見(jiàn)表1，可見(jiàn)其石灰石CaO含量偏低，MgO含量偏高（2.47%～4.62%），單獨(dú)使用該石灰石將導(dǎo)致熟料中的MgO含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，所以必須外購(gòu)一部分高鈣低鎂的石灰石搭配使用（外購(gòu)石灰石的化學(xué)成分范圍見(jiàn)表2）。

2 提高自備礦山高鎂石灰石用量的措施

自備礦山在2015年拿到礦權(quán)初期，礦山道路開(kāi)采階段，就開(kāi)始使用一部分高鎂石灰石，熟料中MgO已緩慢升高，隨著外購(gòu)石灰石越來(lái)越困難，公司自2015年開(kāi)始逐步將自備礦山的用量提高，直到現(xiàn)在的70%，各相關(guān)指標(biāo)變化見(jiàn)表3。

從表3數(shù)據(jù)可以看出自備礦山石灰石用量從20%增加到70%，熟料w（MgO）從2.62%上升，到4.65%的內(nèi)控指標(biāo)，熟料的28 d強(qiáng)度從2015年的59.0MPa下降到2018年的56.9MPa，下降了2.1 MPa，自備礦山MgO以達(dá)到極限用量（企業(yè)內(nèi)控熟料MgO含量不高于5.0%），因此如何在當(dāng)前w（MgO）保持不變的前提下，穩(wěn)定熟料的質(zhì)量不下降，是擺在技術(shù)人員面前的攻關(guān)課題，2019年公司重點(diǎn)攻關(guān)，結(jié)合近幾年的高鎂石灰石生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采取了一系列的改進(jìn)措施，攻克了高鎂熟料易燒性差，易結(jié)圈，煅燒不穩(wěn)定，后期強(qiáng)度下降等難關(guān)，公司效益有了大幅提高。

表1 自備礦山石灰石化學(xué)成分 %

表2 外購(gòu)石灰石化學(xué)成分 %

表3 自備礦山用量逐年增加熟料質(zhì)量的變化 %

2.1 加強(qiáng)自備礦石灰石質(zhì)量管理，嚴(yán)格把控進(jìn)廠石灰石質(zhì)量，提高生料配料穩(wěn)定性

制定《礦山石灰石質(zhì)量管理辦法》，規(guī)范礦山爆堆樣、鉆孔樣取樣方法，增加礦山鉆孔樣取樣檢測(cè)頻次，并通過(guò)礦山爆堆實(shí)地取樣和進(jìn)廠單獨(dú)破碎后取樣分析，驗(yàn)證鉆孔樣的代表性，做到石灰石進(jìn)廠前，質(zhì)量有準(zhǔn)確預(yù)判，同時(shí)規(guī)定用于生料配料的自備礦山石灰石CaO日加權(quán)平均不得低于42.5%，礦山安排多個(gè)爆破堆搭配出礦，并提前一天預(yù)報(bào)出礦石灰石CaO含量，計(jì)劃次日外購(gòu)石灰石搭配比例。

通過(guò)規(guī)范礦山石灰石質(zhì)量管理，穩(wěn)定了進(jìn)廠石灰石質(zhì)量，生料配料率值合格率大幅提高，為窯的穩(wěn)定運(yùn)行和熟料質(zhì)量提高提供條件。2019年入磨石灰石CaO含量45.45%，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.95%，同比下降0.28%；生料和熟料率值合格率有較大提高，見(jiàn)表4。

2.2 提高進(jìn)廠原煤的品質(zhì)，減小原煤貧化

由于石灰石品位低，進(jìn)廠煤灰分偏高時(shí)，熟料的飽和比達(dá)不到配料要求，本公司優(yōu)化了入磨熱風(fēng)收塵器的收塵效率，降低煤的貧化現(xiàn)象，基本做到入窯煤粉的灰分和入磨原煤灰分差在1%以?xún)?nèi)，提高煤粉熱效率。同時(shí)要求進(jìn)廠原煤收到基熱值在5800×4.18kJ/kg以上。近幾年原煤質(zhì)量情況見(jiàn)表5（由于進(jìn)廠原煤進(jìn)廠均化后入磨，為了與入窯煤粉可比性，將進(jìn)廠原煤數(shù)據(jù)用入磨原煤表示）。

2.3 調(diào)整現(xiàn)有的配料方案，穩(wěn)定熟料的煅燒質(zhì)量

眾所周知，煅燒w（MgO）較高的熟料時(shí)，燒成溫度低，液相量提前出現(xiàn)，易形成包裹料，液相量過(guò)高，窯內(nèi)容易結(jié)球，結(jié)圈，長(zhǎng)厚窯皮，窯皮頻繁脫落，結(jié)圈后窯內(nèi)通風(fēng)變差，篦冷機(jī)處理大塊易卡死，影響窯況穩(wěn)定的不利因素較多。

表4 進(jìn)廠石灰石穩(wěn)定后生料熟料配料合格率統(tǒng)計(jì)表

表5 入磨原煤與入窯煤粉的煤炭質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

查閱有關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生料中MgO的含量小于2.0%時(shí)，MgO就會(huì)融入到晶體結(jié)構(gòu)中，通過(guò)提高易燒性，促進(jìn)游離石灰的吸收以及改善C3S和C4AF形成，就像好的礦化劑的作用一樣。但當(dāng)生料中MgO含量大于2%時(shí)，熟料的易燒性是隨著MgO含量的增加而下降的，熟料MgO大于2.0%時(shí)，液相量計(jì)算中MgO的倍數(shù)從1.0增加到1.5，即MgO對(duì)液相量的影響成倍增加。

液相量的計(jì)算公式如下:

MgO小于2.0%時(shí)，L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+MgO;

MgO大于2.0%時(shí)，L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+1.5MgO;

從上面公式可看出，影響液相量的主要因素依次是Al2O3、Fe2O3、MgO，在配料上宜采用降低石灰飽和系數(shù)，降低熟料中Al2O3，適當(dāng)提高Fe2O3含量，即降低熟料鋁率，更利于提高熟料游離鈣合格率，減小高w（MgO）熟料的膨脹性。

一般企業(yè)的燒成液相量的最佳范圍在24%～26%，由于自備礦山高M(jìn)gO石灰石使用后后，熟料的液相量達(dá)到30%以上，熟料中MgO含量大于4%，此時(shí)方鎂石的晶體尺寸變大，液相粘度增加，C3S形成難度增加，物料易結(jié)大塊，結(jié)圈，熟料安定性不良的風(fēng)險(xiǎn)增大。

2.4 改善生料的易燒性，消減MgO的晶體尺寸

根據(jù)相關(guān)資料介紹CaF2作為礦化劑，高溫煅燒時(shí)，CaF2可使液相出現(xiàn)的溫度降低，加入1%～3%的CaF2，可降低燒成溫度50～100℃，同時(shí)降低液相粘度，有利于液相中質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散，加速C3S的形成。但是摻加過(guò)多礦化劑的熟料，常由于形成過(guò)多的速凝早強(qiáng)礦物而出現(xiàn)閃凝現(xiàn)象，使水泥凝結(jié)時(shí)間不正常。

試驗(yàn)室螢石尾礦對(duì)生料易燒性影響的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，7。

表6 螢石尾礦的化學(xué)成分分析 %

表7 生料K1450易燒性試驗(yàn)

根據(jù)易燒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合氟離子對(duì)水泥性能影響，生料中F-不超過(guò)0.1%，經(jīng)濟(jì)效益最好。

為了改善生料易燒性，該公司找到另一種替代材料轉(zhuǎn)爐渣，成分中含有CaF2（見(jiàn)表8），通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐摸索，公司確定了轉(zhuǎn)爐渣摻加適宜比例為4%～6%，生料易燒性較好，對(duì)窯況的穩(wěn)定和熟料質(zhì)量的影響最佳，見(jiàn)表9。

表8 轉(zhuǎn)爐渣的化學(xué)成分 %

表9 轉(zhuǎn)爐渣摻加前后熟料性能對(duì)比

3 應(yīng)用效果

提高自備礦山高鎂石灰石用量后，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益增加顯著。

（1）高鎂石灰石用量提高到75%以后，和相鄰無(wú)自備礦山企業(yè)相比，自備礦山石灰石成本19.40元，外購(gòu)石灰石的成本約48元，搭配25%外購(gòu)石灰石后，石灰石成本26.5元，而無(wú)礦山另一家企業(yè)的石灰石成本要48元，也就是說(shuō)企業(yè)石灰石成本降低了21.5元。

（2）提高高鎂石灰石用量后，通過(guò)上述幾項(xiàng)調(diào)整措施，出窯熟料的質(zhì)量沒(méi)有下降，反倒有了提升，見(jiàn)表10。

（3）提高高鎂石灰石用量后，指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表11。

表10 出窯熟料化學(xué)成分及物理檢驗(yàn)強(qiáng)度

表11 應(yīng)用高鎂石灰石生產(chǎn)熟料的煤耗、料耗和強(qiáng)度

通過(guò)加強(qiáng)礦山石灰石質(zhì)量管理，調(diào)整配料方案，添加轉(zhuǎn)爐渣改善生料易燒性，穩(wěn)定窯操作，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗從108.64 kg/t下降到97.24 kg/t，居于同行業(yè)領(lǐng)先地位，42.5水泥的熟料耗基本持平。熟料3d強(qiáng)度上升了1.4 MPa，利用企業(yè)自產(chǎn)礦粉的有利條件，增加礦粉摻量，水泥28d強(qiáng)度保持不變，3d強(qiáng)度比以前提高，提升了客戶(hù)的滿(mǎn)意度。

（4）熟料的急冷可使方鎂石晶體尺寸減小，降低方鎂石對(duì)水泥安定性的破環(huán)。該廠四代篦冷機(jī)的優(yōu)化提升，熟料冷卻效果大大提升，熟料的質(zhì)量將會(huì)越來(lái)越好。