低品位石灰石如何煅燒出合格水泥熟料
面對激烈的市場競爭水泥企業(yè)只有深挖潛力進一步節(jié)能減耗,降低制造成本增加企業(yè)利潤,才能立足于市場。因制造水泥的原材料近80%是石灰石。而石灰石中低品位又占了相當大的比例。所以利用低品位石灰石燒制出合格的水泥熟料,將大幅度降低水泥熟料的生產(chǎn)制造成本,必然能給企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟效益。
1現(xiàn)象、實例
一般用于燒制水泥熟料的原料石灰石品味需要滿足CaO含量大于48%以上,如小于這個值配料就會困難。而一般CaO含量較低的石灰石往往內(nèi)部夾雜有害成分較多,比如(MgO、K、Na,甚至還有結(jié)晶SiO2)所以用這種石灰石配料與用優(yōu)質(zhì)石灰石配料,在煅燒時對燒成系統(tǒng)的適應(yīng)性也大不相同。一般廠用這種石灰石時往往產(chǎn)量低下、而且運轉(zhuǎn)率還不高,最關(guān)鍵的還是熟料后期強度也不高,嚴重時甚至影響水泥出廠。所以低品位石灰石雖是比較廉價,但用的廠也比較少。因此如果成功使用這種原料也能煅燒出合格的水泥熟料,這將是一個企業(yè)巨大的利潤增值空間。
以下對不同窯型利用低品位石灰石燒制水泥熟料的生產(chǎn)實踐,總結(jié)出的不少經(jīng)驗和方法給予總結(jié)和分析:
當石灰石CaO含量在45%~48%、MgO含量3%以內(nèi)時,如果按普通配料方法和煅燒工藝操作,會發(fā)現(xiàn)有這樣的大致規(guī)律,直徑4m以上的窯在熟料產(chǎn)量、質(zhì)量和窯的運轉(zhuǎn)率上跟普通窯區(qū)別不大,唯一影響熟料的后期強度,一般28天熟料抗壓強度能達到53—57MPa。而直徑4米以下的窯,情況就有所不同,這類窯系統(tǒng)在燒低品位石灰石生料時,窯尾煙室和分解爐縮口結(jié)皮比一般窯要多,而且比較頻繁,熟料平均粒度偏大,還伴有大塊出現(xiàn),如不注意還容易長后圈。熟料產(chǎn)量和運轉(zhuǎn)率一般。熟料質(zhì)量f-CaO在1.5%~2.0%左右。而且28天抗壓在53MPa左右。對生產(chǎn)高標水泥造成嚴重影響。
當用石灰石CaO含量在45%以下,MgO含量4%以上時,如果按普通配料方法和煅燒工藝操作,4m以上的窯在熟料產(chǎn)量、質(zhì)量上也受影響,主要是受窯尾和分解爐開始頻繁結(jié)皮,主窯皮明顯增厚,嚴重影響窯內(nèi)通風條件,窯產(chǎn)量也顯著下降,同時還會伴有黃心還原料出現(xiàn),此時的熟料28天抗壓基本上只能維持50—55MPa,處于勉強運轉(zhuǎn)狀態(tài)。而4米以下窯在燒這種料時更是明顯困難,具體癥狀表現(xiàn)為當窯尾溫度控制稍高在1050℃以上時,煙室和分解爐結(jié)皮就非常嚴重了,如直徑4m的窯必須每兩小時清理一次,才能保證煙室負壓正常。而且在分解爐下爐也開始結(jié)皮,如果不勤清理,大塊結(jié)皮垮塌甚至可以堵死分解爐縮口造成停窯。在窯內(nèi)表現(xiàn)為窯皮即厚又長,60m窯的窯皮甚至可達到30多米,而且在32m左右的地方會有結(jié)圈,時常還伴有直徑較大的熟料球,此時窯由于通風不好,熟料f-CaO會很高,窯產(chǎn)量很低。往往運轉(zhuǎn)不到一周就得停窯處理,也就成了我們常說的“禮拜窯”了,這種狀況窯直徑越小影響就越嚴重。所以很難維持正常生產(chǎn)。
對于以上狀況許多廠嘗試著摸索調(diào)整,取得了一定的效果。比如在鎂高結(jié)皮嚴重時改變?nèi)手?,把出磨生料KH從一般的1.0提高至1.02.,SM:2.6提至 3.0. , IM:1.6降至1.3。為了減小物料的粘性緩解結(jié)皮,但是這樣的料易燒性差,窯頭飛沙嚴重,熟料產(chǎn)量受限,f-CaO偏高,28天抗壓強度也不高,在這種情況下為提高熟料產(chǎn)量和后期強度,也嘗試改用易燒性更好的粘土取代砂巖配料,改善硅質(zhì)原料的反應(yīng)活性,經(jīng)過改進情況有所好轉(zhuǎn),出窯熟料結(jié)粒明顯增大,窯頭飛沙減少,熟料28天強度提高2—3MPa,取得一定的效果。為緩解窯尾和分解爐結(jié)皮嚴重的狀況,有些廠也嘗試著降低爐溫和尾溫,這樣做,結(jié)皮是有所緩解,窯內(nèi)通風也相應(yīng)好轉(zhuǎn),但由于入窯生料溫度偏低控制,入窯生料分解率偏低,只得靠窯頭火焰加強煅燒來彌補,但窯頭這把火的能力有限,為保證出窯熟料質(zhì)量合格所以也只能減產(chǎn)運行。
總之,對燒低品位石灰石可以大致總結(jié)出以下幾點特性:
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第一:在用低鈣高堿,尤其是高MgO的劣質(zhì)石灰石配料煅燒水泥熟料時窯尾和分解爐溫度偏低控制,有助于緩解結(jié)皮。
第二:采用高飽和比、高硅率、低鋁氧率配料方案有助于窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、結(jié)長厚窯皮的緩解。
第三:采用優(yōu)質(zhì)易燒性更好的粘土當作硅質(zhì)原料配料,有助于改善熟料結(jié)粒狀況和提高熟料的后期強度。
第四:為采用火力更強的窯頭燃燒器加強窯內(nèi)煅燒有助于提高臺時產(chǎn)量和熟料質(zhì)量。
2 應(yīng)用在生產(chǎn)實踐中的具體狀況和效果
為驗證低品位石灰石煅燒的可行性,我們選擇在低品位石灰石比較集中的某廠Φ3.5×52m日產(chǎn)1000噸熟料生產(chǎn)線上做生產(chǎn)試驗。原先此生產(chǎn)線也嘗試著用過本地劣質(zhì)石灰石,但窯運轉(zhuǎn)率很低基本上每周都得停窯處理結(jié)圈、結(jié)蛋或結(jié)厚窯皮,為此,只得花高成本購用外地優(yōu)質(zhì)石灰石在做了當?shù)厥沂奈锢砗突瘜W(xué)分析后,顯示CaO40%~46%,MgO:3%~5%。石頭成烏黑色并時常夾雜著白色結(jié)晶硅,硬度比高鈣石灰石大許多。在改換這種石灰石原料試生產(chǎn)的具體實施過程中,我們作了以下調(diào)整方案:生料配料方案把原先KH:從1.0提至1.04,SM:從2.6提至3.0,把IM從1.6降至1.3,并且把硅質(zhì)砂巖換成優(yōu)質(zhì)粘土。對燒成系統(tǒng)工藝參數(shù)也相應(yīng)調(diào)整為:窯尾溫度從原先1100℃左右降至950℃-1000℃。C5下料溫度從880℃降至830℃-850℃,三次風閥門開度從50%降至30%。但遇到燃料煤質(zhì)變化時,尤其是煤灰分增加、熱值降低、煤粉中S含量增加時,在28—32m處還是容易結(jié)圈,還出現(xiàn)過長厚窯皮。針對這種情況,我們采取提高窯轉(zhuǎn)速從3.5轉(zhuǎn)提高至3.96轉(zhuǎn),正常煅燒時燃燒器位置每四小時從+500mm與-100mm之間拉伸一次,減少煤粉落點和硫、堿富集而引起長厚窯皮和熟料圈,以保持窯皮的平整性。并且通過調(diào)整三次風和窯內(nèi)通風量,嚴格控制窯皮在17m以內(nèi),窯臺時產(chǎn)量基本上能穩(wěn)定在60—65t/h。熟料質(zhì)量月平均f-CaO1.55%,熟料月平均升重1220,熟料28天抗壓平均56.5MPa?;旧线_到預(yù)期效果。但對比此前用高鈣石灰石時,臺時產(chǎn)量可達70--75t/h,看似窯還有提產(chǎn)的可能性,我們也嘗試著增加至產(chǎn)量,但必須以提高爐溫、尾溫為前提,而這種料在高尾溫、高分解率的情況下隨之而來的就是結(jié)皮的速度加快,窯皮增厚,導(dǎo)致窯內(nèi)通風不良,嚴重影響出窯熟料質(zhì)量,最直觀的反應(yīng)就是黃心熟料增加F-CaO直線上升,所以只得被迫恢復(fù)到65t/h時的狀態(tài)。這種現(xiàn)象說明這種生料對后面溫度提高比較敏感。
提高入窯分解率是提高臺時產(chǎn)量的最直接有效方法,所以我們考慮到能否強制給煙室冷卻。為此我們也參考了德國洪堡公司針對高堿、氯原料而設(shè)計的燒成系統(tǒng),采用旁路放風、帶煙室冷卻料幕的設(shè)計形式來解決這個難題。但要增加旁路放風系統(tǒng),投資比較大而且改造周期也比較長,所以可行性不強。相比較而言,冷卻料幕具有更大的可操作性。于是我們也大膽的改造四級下料管充當料幕,將四級下料管分出一路料直接進入煙室使其強制降溫,同時還可以將一部分有害成份帶進入窯生料里,固定在熟料內(nèi)部,不至于在煙室和窯內(nèi)循環(huán)富集導(dǎo)致結(jié)皮、結(jié)圈、結(jié)厚窯皮等狀況的出現(xiàn)。這樣做降溫效果比較明顯,結(jié)皮也基本緩解。分入煙室料量需要摸索,因為四級所收集的料分解率很低,冷卻料幕如果偏大,窯內(nèi)反應(yīng)會很敏感,窯電流下降明顯,嚴重時還可能導(dǎo)致竄生料。所以使用料幕的料量還要根據(jù)窯的適應(yīng)性,結(jié)合煙室的結(jié)皮狀況合理加減。為了減小料幕對煅燒的影響,也為了增強窯對煤質(zhì)變化的適應(yīng)性。唯有增強窯頭火力的強度,才能提高窯的適應(yīng)能力。這就需要窯頭燃燒器具有更強的火力強度。要解決這一問題,改換同一類型的專業(yè)燒劣質(zhì)煤的進口燃燒器是有效辦法,但進口燃燒器價格比較昂貴,維護成本也比較大,對比較小的私企來說可行性不佳。還有一種辦法也可以解決這一問題,就是我們將燃燒器的配置等級放大一級來彌補,以達到增強火力的效果。也就是我們用國產(chǎn)普通配置于2000t/d窯的燃燒器放在1000t/d線上,來增加窯頭火力強度。換上后,試驗的效果非常明顯。我們將分解爐和五級下料溫度提高10--15℃的前提下,把窯喂料臺時產(chǎn)量從65t/h提至75t/h,時,由于煙室沖著一小股料幕,煙室和分解爐溫度就是稍微提高一些,結(jié)皮狀況也可以得到有效控制,而且即使尾溫,由于窯頭火力比以前更強更有力,所以窯依然可以適應(yīng)。最可喜的還是當在煤質(zhì)變化較大的情況下(尤其煤中S含量偏高時,煤熱值降至5000大卡左右)對燒成系統(tǒng)的影響也不是很明顯了。只要煤質(zhì)比較好時,窯喂料臺時產(chǎn)量最高可提至80t/h,也就是日產(chǎn)可以達到1200噸以上。而且熟料質(zhì)量、產(chǎn)量都比較穩(wěn)定。盡管這種方法煅燒熟料的煤耗超標,但從整體上看,企業(yè)效益還是合算的。
編輯:王欣欣
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