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        利用煤矸石和礦山剝離粘土生產(chǎn)低堿水泥的實(shí)踐

        2021-02-04 08:09:50孔德高徐梅花
        水泥技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:礦山

        孔德高,徐梅花

        1 生料配料及原料存在的問(wèn)題

        我公司生料長(zhǎng)期采用石灰石混合料、黑頁(yè)巖、硫酸渣三組分配料,2019 年公司常用的鋁質(zhì)校正材料黑頁(yè)巖資源枯竭,先后改用粘土、紅土等作為鋁質(zhì)校正材料。由于粘土、紅土Al2O3含量在12%~14%左右,用其作為鋁質(zhì)校正材料配料,生料易燒性差,硅酸率偏高,在窯內(nèi)燒結(jié)范圍窄;熟料在煅燒的過(guò)程中飛砂大,預(yù)熱器系統(tǒng)易塌料,熟料結(jié)粒差,質(zhì)量波動(dòng)大,產(chǎn)量低;熟料易磨性差,生產(chǎn)成本高。為解決生料配料的問(wèn)題,公司廣泛開(kāi)展調(diào)研,尋找更合適的替代校正料,采取新的配料方案,實(shí)施后效果顯著。

        2 鋁質(zhì)校正材料的選擇

        2019年4月,我公司積極尋找合適的鋁質(zhì)校正材料,在公司周邊調(diào)研的原燃料情況如表1所示。

        通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),煤矸石的化學(xué)成分與黑頁(yè)巖相近,而且K2O、Na2O也較低,是一種理想的鋁質(zhì)校正材料,并非常有利于低堿水泥的生產(chǎn),公司決定采用煤矸石作為鋁質(zhì)校正材料。

        3 石灰石礦山的質(zhì)量

        我公司石灰石礦不同礦點(diǎn)的質(zhì)量情況如下:

        (1)1 號(hào)礦山石灰石易燒性最差,若使用量大,易造成熟料燒成質(zhì)量波動(dòng)。

        (2)2號(hào)礦山石灰石總體質(zhì)量?jī)?yōu)良,CaO含量在48%~53%,MgO含量在0.8%左右,用其配制的生料易燒性好,產(chǎn)質(zhì)量易控制。

        另外,在2 號(hào)石灰石礦山開(kāi)采剝離過(guò)程中,產(chǎn)生的粘土混合料是一種非常優(yōu)良的粘土原料的替代品,其Al2O3含量在14%左右,F(xiàn)e2O3含量在12%左右,堿含量在0.9%左右。充分利用礦山剝離的粘土混合料,有利于低堿水泥的生產(chǎn),可減少煤矸石和鐵粉的配料量,降低生產(chǎn)成本,減少礦山開(kāi)采剝離量,改善生態(tài)環(huán)境。

        (3)1 號(hào)礦和2 號(hào)礦石灰石以1:9 至2:8 比例搭配下山。

        表1 幾種硅鋁質(zhì)校正材料的化學(xué)成分,%

        表2 石灰石入庫(kù)指標(biāo)

        4 新的配料方案

        生產(chǎn)實(shí)踐顯示,公司2號(hào)礦點(diǎn)石灰石中的夾層土,是一種非常優(yōu)良的硅質(zhì)、鋁質(zhì)、鐵質(zhì)原料,煤矸石是一種生產(chǎn)低堿水泥的較為理想的鋁質(zhì)校正材料。因公司無(wú)預(yù)均化堆場(chǎng),所以采取了如下措施進(jìn)行生料配料:

        (1)將2號(hào)礦山石灰石開(kāi)采剝離過(guò)程中的粘土混合料,按要求搭配石灰石以混合料的形式破碎入庫(kù),完全代替煤矸石用量,生料中煤矸石配比下降2%左右,鐵粉配比下降0.5%左右。

        (2)為降低礦山粘土混合料搭配難度和利于燒成石灰石出庫(kù)搭配,2號(hào)配料庫(kù)石灰石CaO 含量控制在43%~46%,1號(hào)、3號(hào)配料庫(kù)石灰石CaO含量控制在46%~49%,4號(hào)配料庫(kù)石灰石CaO含量控制在49%以上;2 號(hào)采區(qū)西南角高鎂石與石灰石1:20 搭配下山,控制最終石灰石MgO<1.5%。

        (3)降低煤矸石粒度,控制進(jìn)廠煤矸石粒度≤50mm,根據(jù)熟料的化學(xué)成分及時(shí)調(diào)整煤矸石摻加比例,一般控制在4%~8%之間。窯中控室及時(shí)調(diào)整石灰石搭配出庫(kù),保證配料的穩(wěn)定性。

        (4)做好石灰石搭配入庫(kù)工作,具體入庫(kù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

        (5)控制熟料中Fe2O3+Al2O3的總量在8.8%左右,保持合適的液相量。熟料三率值設(shè)定為:KH=0.90±0.02,SM=2.5±0.1,AM=1.5±0.1,熟料Fe2O3控制在3.5%±0.2%。

        (6)原煤要求:原煤熱值≥21 736kJ/kg,灰分≤23%,全硫St,d≤1.0%,揮發(fā)分Vad=25%~28%,焦渣特征:2~3。

        5 新配料方案實(shí)施效果

        5.1 原燃料的化學(xué)成分

        我公司水泥生產(chǎn)各原燃料的化學(xué)成分如表3所示。

        5.2 配料、半成品、成品情況

        (1)通過(guò)配料計(jì)算,各物料配比為:石灰石89.5%,煤矸石8.0%,硫酸渣2.5%。

        (2)P·O42.5 低堿水泥各物料配比為:熟料79.0%,粉煤灰16.0%,石膏5.0%。

        (3)生產(chǎn)過(guò)程中各工序物料化學(xué)分析如表4所示。

        (4)熟料強(qiáng)度:熟料3d 抗壓強(qiáng)度27MPa,熟料28d抗壓強(qiáng)度57MPa。

        通過(guò)以上各工序技術(shù)指標(biāo)分析,半成品和成品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合各品種水泥生產(chǎn)要求,生產(chǎn)的熟料是生產(chǎn)低堿水泥的理想半成品。

        表3 各原燃料化學(xué)成分,%

        表4 各工序物料化學(xué)成分,%

        5.3 取得的成效

        (1)充分利用礦山剝離的夾層粘土,解決了礦山排土難的問(wèn)題,節(jié)約了石灰石和硫酸渣用量,大大降低了生產(chǎn)成本,提高了公司經(jīng)濟(jì)效益,每年可消化外排堆存煤矸石約8萬(wàn)余噸,為廢渣資源綜合利用做出了貢獻(xiàn)。

        (2)由于煤矸石中的碳質(zhì)成分有助磨作用,原料磨機(jī)產(chǎn)量提升,與全部使用頁(yè)巖配料相比,電耗指標(biāo)得到改善,生料電耗為11kW·h/t。

        (3)生產(chǎn)過(guò)程易控制,預(yù)熱器系統(tǒng)負(fù)壓穩(wěn)定,基本無(wú)塌料現(xiàn)象,熟料煅燒過(guò)程飛砂少,二次風(fēng)溫能穩(wěn)定在1 100℃左右。熟料結(jié)粒均齊,fCaO 合格率穩(wěn)中有升,產(chǎn)質(zhì)量均有所提高。

        (4)生產(chǎn)過(guò)程中熟料堿含量穩(wěn)定在0.4%左右,生產(chǎn)的低堿水泥堿含量穩(wěn)定在0.5%左右。生產(chǎn)的低堿水泥滿足了甘肅、青海兩省鐵路、公路對(duì)低堿水泥的需求,得到了客戶好評(píng)。

        (5)水泥混合材摻加量提高到16%左右,生產(chǎn)成本降低,充分發(fā)揮了熟料質(zhì)量效益。

        6 存在的問(wèn)題及改進(jìn)建議

        (1)石灰石無(wú)均化堆場(chǎng),搭配難度大,沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)量石灰石中粘土的配入量,造成生熟料化學(xué)成分有一定波動(dòng)。為此,必須長(zhǎng)期嚴(yán)格控制石灰石出入庫(kù)的搭配管理,以降低生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)質(zhì)量波動(dòng)。

        (2)窯產(chǎn)量基本保持不變。由于煤矸石有一定的熱值,在生料煅燒的過(guò)程中產(chǎn)生一定的熱量,C1預(yù)熱器出口溫度有不同程度的上升,在保證熟料Al2O3在5.0%左右的情況下,煤矸石用量宜為6%左右,粒度應(yīng)控制<50mm,燒失量控制<15%。

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