四組分配料在窯外分解窯的應(yīng)用

確山水泥廠是700t/d帶RSP分解爐的新型干法水泥企業(yè),主機有:Φ3m×48m回轉(zhuǎn)窯1臺,Φ3.2m×10m中卸烘干生料磨1臺,Φ2.4m×13m閉路循環(huán)水泥磨2臺,設(shè)計能力為年產(chǎn)熟料21萬t,水泥24萬t。自1993年6月建成投產(chǎn)以來,熟料質(zhì)量一直不太穩(wěn)定,強度忽高忽低,不能大批生產(chǎn)525P.O水泥,嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展。為此,我們嘗試在生料中摻入砂巖進行四組分配料,探索提高熟料質(zhì)量的途徑。

1  試驗的理論設(shè)計
 
1.1  現(xiàn)狀分析
   
 經(jīng)過初步分析論證,認(rèn)為我廠熟料強度低固然有多方面的原因,但關(guān)鍵在于生料中SiO2含量偏低,生料硅酸率n偏低,導(dǎo)致熟料硅酸率n提高不上去,一直徘徊在2.0～2.2之間,熟料硅酸鹽礦物合量小于72%。其次,粘土中有害成分含量偏高,使五級懸浮預(yù)熱器結(jié)皮、回轉(zhuǎn)窯結(jié)球結(jié)圈等頻繁發(fā)生,嚴(yán)重影響了熟料產(chǎn)、質(zhì)量的提高。
 
1.2  試驗方案
   
 針對上述現(xiàn)狀,我們采取在磨制生料時摻入砂巖的辦法進行四組分配料,來提高生料中SiO2含量,進而提高生料和熟料中的硅酸率n,降低熟料中的有害成分,改善預(yù)分解窯煅燒狀況,提高熟料質(zhì)量。
   
結(jié)合我廠實際,我們提出兩種試驗方案:
   
1)用石灰石、砂巖、粘土和硫酸渣進行四組分配料,試驗時間為1998年1～2月。
   
 2)用石灰石、砂巖、粉煤灰和硫酸渣進行四組分配料,試驗時間為1998年3～4月。
 
1.3  新增工藝設(shè)備
   
 由于我廠在一線設(shè)計時未考慮預(yù)留倉(或空間),為使試驗順利進行,我們決定把石灰石倉隔開一部分作砂巖倉,單獨計量,以確保四組分配料的準(zhǔn)確性。
 
1.4  配料方案
   
根據(jù)我廠四年來生產(chǎn)、工藝及質(zhì)量情況,參照一、二線配料設(shè)計方案,確定四組分配料方案熟料三率值控制指標(biāo)為:
       
KH0.88±0.02,n2.60±0.10,P1.50±0.10
    砂巖在生料中摻入比例為:4%～7%
   
由于我廠洪虎山砂巖強度較大(達173MPa),不能滿足正常生產(chǎn),我們采取焙燒后的砂巖作試驗材料。原材料化學(xué)成分見表1。
表1  原材料化學(xué)成分       %

項目

Loss

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

K2O

Na2O

Cl-

石灰石

40.10

5.56

1.64

0.78

48.08

2.36

0.12

0.35

0.21

0.003

砂巖

0.21

98.20

0.74

0.47

0.11

0.24

0

0.10

0.02

0.006

粘土

5.65

67.07

14.51

5.46

0.99

1.41

0.02

2.21

1.26

0.006

粉煤灰

6.48

53.88

27.73

7.16

2.08

0.66

0.69

0.96

0.42

0.006

硫酸渣

2.84

18.43

3.02

65.08

3.71

2.49

1.40

0.85

0.15

0.010

　

2  試驗前后的數(shù)據(jù)對比
   
 經(jīng)過四個月的生產(chǎn)試驗,我們采取摻加砂巖的四組分配料方案在生產(chǎn)中取得了明顯的效果。
 
2.1  工藝方面
   
熟料硅酸率n明顯提高,有害成分含量下降(其中方案Ⅱ較方案Ⅰ少),回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈、結(jié)球、黃心料等現(xiàn)象減少,大窯運轉(zhuǎn)率高達93%,臺時產(chǎn)量超過設(shè)計能力,熟料產(chǎn)量由27.5t/h提高到31.5t/h,見表2～4及圖1。
    窯內(nèi)通風(fēng)狀況明顯好轉(zhuǎn),還原氣氛減弱,燒成帶溫度提高,熱工制度穩(wěn)定。
表2  試驗前后生、熟料率值對照

項目

生料

熟料

KH

n

P

KH

n

P

試驗前

1.005

2.50

1.59

0.883

2.12

1.82

方案I

1.008

3.24

1.37

0.885

2.65

1.60

方案Ⅱ

1.012

3.29

1.35

0.889

2.68

1.57

　
表3  試驗前后生、熟料有害成分對比

項目

生料

熟料

硫堿比
(S/R)

Cl-

R2O

MgO

SO3

R2O

試驗前

0.003

0.91

3.40

0.22

1.41

0.36

方案Ⅰ

0.003

0.87

3.38

0.22

1.30

0.41

方案Ⅱ

0.003

0.59

3.27

0.28

0.92

0.66

　

     表4   試驗前后結(jié)圈、結(jié)球、結(jié)皮堵塞情況對比             次

項目

1997

1998

1

2

3

4

1

2

3

4

結(jié)圈

1

2

1

1

0

1

0

0

結(jié)球

100

103

90

115

42

30

26

17

結(jié)皮

2

3

2

2

1

0

0

0

　

 
圖1  1997、1998兩年運轉(zhuǎn)率同期對比
    可見,試驗后基本杜絕了結(jié)圈、結(jié)皮現(xiàn)象,結(jié)球也明顯減少,窯內(nèi)煅燒狀況得到顯著改善。
    由圖1可知:摻加砂巖進行四組分配料,大窯運轉(zhuǎn)率沒有下降,穩(wěn)定在85%～93%之間,屬歷史最好水平。
 
2.2  質(zhì)量方面
   
統(tǒng)計1998年1～4月四組分配料試驗數(shù)據(jù)可知:熟料的硅酸率n提高了,達到2.60左右;硅酸鹽礦物(C3S+C2S)合量明顯增加,由原來的71.3%提高到75%以上。熟料28d抗壓強度提高近5.0 MPa,fCaO合格率由試驗前75%左右提高到95%以上(見表5、6)。
         表5  熟料礦物組成及液相量對比                ％

項目

C3S

C2S

C3A

C4AF

C3S+C2S

C3A+C4AF

液相量L

試驗前

45.12

26.07

10.02

9.77

71.19

19.79

30.32

方案Ⅰ

52.30

24.21

8.67

10.30

76.51

18.97

26.64

方案Ⅱ

51.03

24.87

8.62

10.37

75.90

18.99

26.25

　
表6  熟料強度、標(biāo)號對照表

項目

試驗前

方案Ⅰ

方案Ⅱ

強度/MPa

3d

6.2/35.6

6.1/34.7

6.0/32.6

7d

7.2/44.5

7.8/46.3

7.4/45.8

28d

8.1/55.0

9.3/59.7

9.0/59.8

　
3  經(jīng)濟效益分析
   
試驗階段窯產(chǎn)量對比見表7。試驗前后水泥成本、混合材摻入量及效益情況對比見表8。
表7  試驗前后產(chǎn)量對比

項目

方案Ⅰ

方案Ⅱ

備注

1月

2月

3月

4月

試驗前

生料

產(chǎn)量/t

30957

29134

31421

30969

-

配合比/%

砂巖5.0

粘土6.5

砂巖4.5

粉煤灰7.0

粘土11.5

熟料產(chǎn)量/t

18762

18021

19043

18769

-

　
表8  試驗前后經(jīng)濟效益對照

項目

試驗前

試驗后

變化情況

1998年1～4月
水泥產(chǎn)量/t

增加利潤/萬元

混合材摻入量/%

水泥成本/
(元/t)

混合材摻入量/%

水泥成本/(元/t)

混合材摻入量/%

水泥成本/(元/t)

P.0 525

6

285

10

273.4

+4

-11.6

20609

23.9

P.0 425

9

212.5

14

193.82

+5

-8.78

31572

27.7

P.0 425

17

204

33

181.66

+16

-22.34

25449

56.9

　

    由上可知,經(jīng)過四組分配料試驗,提高了熟料標(biāo)號,增加了混合材摻入量,降低了生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計,1998年1～4月企業(yè)新增利潤108.5萬元,取得了良好的經(jīng)濟效益。另外,由于能大批量生產(chǎn)P.O525水泥和早強型復(fù)合水泥,滿足了用戶對不同品種水泥的需求,因而也具有較好的社會效益。

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