水泥生產(chǎn)用原燃材料選擇體會

  我公司自主開發(fā)設計的3500t/d新型干法生產(chǎn)線在設備安裝期間,由礦山部和化驗室負責所有原燃材料種類的確定及配料方案的設計。本著就地取材、節(jié)約能源的原則,我們考察了周邊地區(qū)所有能用來生產(chǎn)水泥的原燃材料礦源和供貨地,通過對各配料方案的易磨性實驗及易燒性實驗,優(yōu)化確定了配料方案。經(jīng)過近3年的生產(chǎn)實踐,水泥熟料質量一直居于較好水平。本文就我們對生產(chǎn)原料的選擇和確定配料方案的過程作一總結,供同行借鑒。

  1 生產(chǎn)用原燃材料的確定
  根據(jù)水泥生產(chǎn)的配料要求,同時參考周邊幾家干法水泥所用原料種類,結合我公司的生產(chǎn)規(guī)模,主要考察各礦源的質量和儲量,只有質量、儲量同時滿足要求,才能列在候選方案中。

  1.1石灰石的確定
  我公司地處膠東半島,石灰石資源非常缺乏。公司接管過來的石灰石礦已經(jīng)多年的民采,礦坑內滿目瘡痍,剝離土、夾層泥灰質巖到處堆放。經(jīng)過近兩個多月在各個開采面的反復取樣驗證,確認自備礦山的儲量完全滿足生產(chǎn)需求,但是質量波動很大,俗稱“雞窩礦”,同一個爆破堆質量變化也很大。石灰石質量大體分為兩類:即表1中的自采1和自采2。如果自采1和自采2能夠按1∶1搭配比例同時開采搭配使用,也可以滿足生產(chǎn)需求;但自采2石灰石開采量有限,且其中SiO2含量較高,單獨使用自備礦山的石灰石,石灰石中w(SiO2)高達10.8%,配料很困難。另外,石灰石破碎機錘頭磨損嚴重,幾乎半月需要更換一副錘頭,且生料的易磨性、易燒性極差,煤耗高,煅燒時又易產(chǎn)生飛砂料,不利于窯襯的保護。

表1 石灰石料的一種搭配方案(%)

石灰石來源

調配比例

化學組成質量分數(shù)

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R2O

自采1

35

5.80

0.48

0.24

46.39

5.03

0.21

自采2

35

15.85

2.82

1.36

40.02

0.53

0.38

外購1

10

3.02

0.54

0.31

48.59

3.58

0.20

外購2

10

8.02

0.98

0.76

46.95

2.27

0.11

外購大理巖

10

4.42

0.45

0.26

49.58

1.69

0.16

調配后

100

9.12

1.35

0.69

44.76

2.7

0.25

  根據(jù)我公司自備石灰石的狀況,考慮到當?shù)厥沂Y源將越來越緊張,我公司礦山又處于初始整合階段,石灰石質量無保證,決定外購一部分民采的優(yōu)質石灰石,進行儲備用于自備礦山開采質量滿足不了配料要求時搭配使用。事實上,投產(chǎn)近3年的生產(chǎn)中,已有幾次自備礦山質量出現(xiàn)波動,均用現(xiàn)場儲備的優(yōu)質石灰石料進行了及時調整,從而實現(xiàn)了生產(chǎn)線正常運行。如表1中方案就采用外購石灰石30%,與70%自備礦山搭配,此混合石灰石料既經(jīng)濟又改善物料易磨性和易燒性,使配料主動,而且熟料質量較好。

  1.2 硅質原料的確定
  當?shù)毓栀|原料礦源比較充足,我們主要考察了硅石、風化砂巖、頁巖、黏土、黃金尾礦、鐵礦石尾礦幾種,見表2。根據(jù)水泥生產(chǎn)常規(guī)考慮,我們首先考慮使用黏土作硅質原料,并且尋找了三個黏土的供應點,質量也符合配料要求,但是儲量較小,且我公司臨近海邊,空氣比較潮濕,黏土晾曬難度大,不符合新型干法水泥生產(chǎn)的環(huán)保要求,最終放棄。另外我們還考察了當?shù)氐狞S金尾和鐵礦石選礦廠的尾礦,也均達不到質量和儲量的要求。后我們又對周邊的三處砂巖礦分別考察了儲量和質量。砂巖1運輸距離遠,但是礦儲量豐富具備開采條件,質量指標比較好,可作為低堿水泥生產(chǎn)時儲備原料使用;砂巖2因處風景保護區(qū)不具備開采條件;砂巖3雖是風化砂巖,但堿含量較高被否決。

表2 硅質原料

編號

運輸距離/km

化學組成質量分數(shù)/%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R2O

砂巖1

12

88.9

4.8

0.89

1.39

0.35

1.15

砂巖2

1.0

93.32

2.34

1.03

0.47

0.25

1.16

砂巖3

1.0

62.78

15.15

4.83

1.33

2.84

5.6

頁巖1

12

60.81

14.71

8.15

7.80

1.81

3.4

黏土1

5.0

62.8

14.68

6.03

1.41

1.17

2.33

  最后考察了頁巖。表2中頁巖1的成分滿足我們的配料要求(根據(jù)常規(guī)干法水泥配料,都希望硅質材料的硅質量分數(shù)越高越好,但因我公司的石灰石硅高,直接影響配料,后經(jīng)計算和試配發(fā)現(xiàn)硅質原料的硅質量分數(shù)在55%以上就可以配出合理的生料三率值),而且通過大量的表層取樣、刻槽取樣,整個礦體的質量波動較小,儲量很大又具備開采條件,易燒性試驗效果也很好,最后確定了該礦為我公司硅質原料礦點。

  1.3 鐵質原料的確定
  根據(jù)石灰石的品位,鐵質原料中的w(Fe2O3)在35%以上即可滿足配料。另從充分利用廢渣考慮,我們重點考察了二種硫酸渣料,見表3。其中硫酸渣1雖然品位較高,但是運距太遠,貨源緊缺,相應價格較高;而硫酸渣2雖然品位低,但是運距近,儲量大,價格便宜,又可以滿足配料要求,因此最終選擇硫酸渣2作為我公司鐵質原料。

表3 硫酸渣

編號

運輸距離/km

化學組成質量分數(shù)/%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R2O

硫酸渣1

110

21.41

4.74

61.43

1.94

1.24

3.98

硫酸渣2

75

32.04

7.33

46.48

1.69

0.69

2.59

  1.4鋁質原料的確認
  選擇鋁質原料時,我們要求鋁質原料的w(Al2O3)值不只能考慮濕粉煤灰、鋁釩土及電廠煤爐渣等鋁質原料。其中,鋁釩土價格昂貴被否決;濕粉煤灰露天堆放,表層很快風干,粉塵隨風而起,對周圍環(huán)境污染很嚴重,而且配料時下料不暢,影響配料的穩(wěn)定性,因此也被否決了。

  最后考察電廠的煤爐渣(成分見表4),但爐渣1和煤爐渣2的質量波動較大,w(Al2O3)從14%波動到25%,主要原因是電廠使用煤質不均造成的。煤爐渣3成分相當均勻,其w(Al2O3)在24%~28%之間波動,呈黑色玻璃態(tài),結粒比較均齊,且量也在130t/d左右,能滿足原料配料用量要求。不過該爐渣的易磨性差,因我公司原料磨采用的是立磨,能滿足粉磨要求,因此最終我們選擇了煤爐渣3作為鋁質校正原料用于原料配料。

表4 鋁質材料(%)

編號

w(SiO2

w(Al2O3

w(Fe2O3

w(CaO)

w(MgO)

w(R2O)

煤爐渣1

47.81

24.33

11.87

4.89

0.65

2.09

煤爐渣2

57.70

18.80

5.95

4.36

1.00

2.03

煤爐渣3

46.5

26.62

7.72

15.83

1.18

0.83

  1.5 原煤指標的確定
  在試生產(chǎn)時,我公司進廠煤的指標控制不高,在配料過程中發(fā)現(xiàn)進廠石灰石品位偏低時,煤灰對生料飽和比的提高影響很大,而且生料易燒性差,易起飛砂料,熟料質量不好,對窯皮傷害很嚴重。因此,我們及時提高了進廠煤的質量指標,控制收到基原煤低位熱值不得低于5800×4.18kJ,從而確保了熟料質量,見表5。

表5 原煤指標          

使用時間

Aad/%

Vad/%

Qar,net/(×4.18kJ)

St%

試生產(chǎn)時

≤20

25~30

≥5500

≤1.5

修訂后

≤15

≤25~32

≥5800

≤1.0

  2 生熟料質量情況
 ?。?)生料質量。在上述一系列工作的基礎上,我們確定了四組成(石灰石,頁巖1,硫酸渣2和煤爐渣3)進行原料配料(見表6)。其中石灰石為混配石灰石,其游離硅仍很高(在8%左右)。為了改善生料的易燒性,在生料制備中我們控制生料細度0.08mm的篩余控制在12%以下,0.2mm的篩余控制為零。

表6 生料配料及組成%

編號

質量配比

化學組成質量分數(shù)/%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R2O

混配石灰石

90.5

9.12

1.35

0.69

44.76

2.7

0.25

頁巖1

4.2

60.81

14.71

8.15

7.80

1.81

3.4

硫酸渣3

3.8

32.04

7.33

46.48

1.69

0.69

2.59

煤爐渣3

1.5

46.5

26.62

7.72

15.83

1.18

0.83

生料

 

13.06

2.96

1.96

41.46

2.57

0.44

  另外,在易燒性試驗中還發(fā)現(xiàn),配入大理巖后的生料易燒性要比單獨使用石灰石的易燒性差,因此在石灰石質量符合要求時,盡可能的減少大理巖的用量。

 ?。?)熟料的質量。通過易燒性試驗,確定了熟料的三率值指標,采用“中飽合、高硅率、高鋁率”方案,我公司的生產(chǎn)出優(yōu)質的水泥熟料,見表7。

表7 近三年熟料平均質量統(tǒng)計

w(SiO2)/%

w(Al2O3)/%

w(Fe2O3)/%

w((CaO)/%

w((MgO)/%

w((R2O)/%

w(f-CaO)/%

21.79

4.89

3.49

63.94

4.18

0.59

0.80

KH

SM

IM

3d抗壓/MPa

28d抗壓/MPa

0.896

2.60

1.40

28.8

60.0

  3 結語
 ?。?)選擇原材料時,不拘泥于教條,充分考慮當?shù)刭Y源,有序開發(fā),合理搭配,即節(jié)約資源,又可生產(chǎn)出優(yōu)質熟料。
  (2)我廠采用低品位石灰石配料,注重均化,選擇優(yōu)質煤煅燒,節(jié)省了水泥生產(chǎn)成本,取得了良好的經(jīng)濟效益。

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