劣質(zhì)礦石在硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　筆者公司有兩條日產(chǎn)5000噸硅酸鹽熟料水泥生產(chǎn)線，原材料用量大，優(yōu)質(zhì)原材料資源日益緊張。公司附近的一片低山丘陵區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造屬于奧陶系底層，灰?guī)r、頁巖雜間排列，經(jīng)取樣檢驗(yàn)，品位較差，屬于高鎂低鈣劣質(zhì)礦石，不能單獨(dú)做石灰石用于硅酸鹽水泥熟料的生產(chǎn)。后經(jīng)論證，可行性分析，進(jìn)行了由少到多增加劣質(zhì)礦石摻加量的生產(chǎn)試驗(yàn)，最終確定了一個(gè)合適的摻加比例，生產(chǎn)過程中解決了硅酸鹽水泥熟料煅燒和熟料及水泥質(zhì)量出現(xiàn)的問題，劣質(zhì)礦石成功應(yīng)用于生產(chǎn)，取得較好經(jīng)濟(jì)與社會效益。

　　1 可行性分析

　　劣質(zhì)礦石（以下簡稱礦石）應(yīng)用前，筆者公司硅酸鹽水泥熟料正常生產(chǎn)采用四組分配料，石灰石、砂巖、鐵鋁校正材料(鐵礦石)、頁巖，原材料及硅酸鹽水泥熟料化學(xué)分析見表1。

　　熟料的率值控制在:KH=0.92±0.02，SM=2.50±0.10，IM=1.45±0.10，硅酸鹽水泥熟料性能見表面2。礦石化學(xué)成分見表3。

　　從礦石的化學(xué)分析來看，該材料含硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)所需材料的各種成分，也含有熟料和水泥國家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求中有害成分，主要是氧化鎂的含量高，另外堿含量也比石灰石質(zhì)材料高，但比除石灰石外的其它材料的堿含量要低，所以可以利用該礦石中的有用成分，考慮礦石成分較雜，單獨(dú)代替原材料中的一種是不可能的，經(jīng)過配料計(jì)算，只能采取五組分配料，代替原來四組分配料，可以達(dá)到原熟料率值要求，但氧化鎂及堿含量比原熟料有所升高，并且隨礦石摻加量的增加，繼續(xù)升高。所以控制礦石一定摻加量情況下，能夠生產(chǎn)出符合GB/T21372-2008《硅酸鹽水泥熟料》國家標(biāo)準(zhǔn)要求的熟料。

　　2  劣質(zhì)礦石的生產(chǎn)試驗(yàn)

　　為了生產(chǎn)運(yùn)營的正常進(jìn)行，以及硅酸鹽水泥熟料及水泥產(chǎn)品的質(zhì)量、性能保持穩(wěn)定，也為了避免出現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)大的波動，自2012年4月5日起至2012年7月6日，公司利用三個(gè)月時(shí)間，一個(gè)月為一階段，分三個(gè)階段實(shí)施礦石摻加量的生產(chǎn)試驗(yàn)。第一階段，摻加4%，正常后第二階段調(diào)整至6%，第三階段穩(wěn)定在8%。雖然理論配料計(jì)算允許摻加到10%，但計(jì)算得出的熟料中氧化鎂為4.89%，已接近國家標(biāo)準(zhǔn)允許的最大值5%，考慮生產(chǎn)正常波動，也為質(zhì)量滿足國家標(biāo)準(zhǔn)并留有富裕，我們沒有進(jìn)行10%摻加比例的試驗(yàn)。在每一階段生產(chǎn)過程中，進(jìn)行了硅酸鹽熟料、水泥產(chǎn)品相關(guān)品質(zhì)性能試驗(yàn)，對出現(xiàn)的工藝及質(zhì)量問題進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，采取相關(guān)措施，達(dá)到預(yù)期效果。具體如下：

　　2.1 熟料化學(xué)成分及性能比對

　　三個(gè)階段生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料成分見表4。熟料性能情況見表5。

　　從以上生產(chǎn)數(shù)據(jù)看出，應(yīng)用礦石后一二階段硅酸鹽水泥熟料的率值穩(wěn)定，第三階段人為進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，降低熔劑礦物含量。熟料中氧化鎂含量隨礦石摻加量的增加逐漸升高，但能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。隨礦石量增加，熟料早期抗壓強(qiáng)度增高，熟料后期強(qiáng)度稍有下降，摻加至第三階段時(shí)，3天抗壓強(qiáng)度月平均值比不摻加劣質(zhì)礦石時(shí)提高1.3MPa，28天抗壓強(qiáng)度下降0.4 MPa，其它性能穩(wěn)定，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.2  生產(chǎn)工況變化及工藝參數(shù)調(diào)整

　　礦石摻加第一階段時(shí)，生產(chǎn)工藝參數(shù)沒有明顯變化，中控操作穩(wěn)定，熟料外觀正常。摻加至第二階段時(shí)，熟料結(jié)粒稍有增大，立升重增大，由不摻時(shí)平均1230克/升增大至1260克/升，窯電流小幅增加，由710A增至730A，窯尾煙室溫度升高20-30℃，起初以為是煤質(zhì)變好造成，從喂煤量上進(jìn)行減煤調(diào)整，但后來查看進(jìn)煤質(zhì)量記錄，發(fā)現(xiàn)煤質(zhì)變化不大，再后來換煤后用煤量也沒有增加，判斷是摻加礦石后熟料的易燒性提高造成現(xiàn)象。第三階段，以上現(xiàn)象更加明顯，甚至出現(xiàn)兩次堵塞五級預(yù)熱器，處理過程中發(fā)現(xiàn)下料管內(nèi)有結(jié)皮，經(jīng)檢驗(yàn)入窯生料分解率為95%，而原來在93%左右，分解率升高，造成物料發(fā)粘、管道結(jié)皮，后經(jīng)過中控、化驗(yàn)等相關(guān)部門研究分析，采取了降低分解爐出口控制溫度措施，由原來880℃±5℃，調(diào)整為控制在870℃±5℃，另外據(jù)熟料液相量公式，氧化鎂增加后熟料的液相量增加，易燒性提高，為穩(wěn)定液相量，我們對熟料中氧化鋁含量進(jìn)行下調(diào)，由原控制5.10%左右，調(diào)整至4.90%，硅率適當(dāng)調(diào)高，通過以上措施，試驗(yàn)期內(nèi)預(yù)熱器沒有再發(fā)生堵塞現(xiàn)象，直至現(xiàn)在保持正常生產(chǎn)時(shí)水平。

　　2.3 水泥性能變化及調(diào)整

　　為避免試驗(yàn)過程中熟料質(zhì)量或性能變化可能造成水泥質(zhì)量及性能的波動，影響產(chǎn)品質(zhì)量，在試生產(chǎn)時(shí)，除了對熟料相關(guān)性能的檢驗(yàn)外，密切關(guān)注水泥各項(xiàng)指標(biāo)的變化，特別是熟料早期強(qiáng)度提高后，水泥早期強(qiáng)度也提高了，但考慮在試驗(yàn)階段，沒有因此增加混合材料摻加量，所以水泥后期強(qiáng)度也較穩(wěn)定。從熟料及水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量來看，變化不大，為不影響商品混凝土對水泥性能的要求，進(jìn)行了水泥與混凝土外加劑適應(yīng)性試驗(yàn)，第三階段，出現(xiàn)了凈漿初始流動度、混凝土坍落度減小的趨勢，判斷應(yīng)與熟料的礦物結(jié)構(gòu)變化及堿含量增加有關(guān)，后經(jīng)降低熟料中氧化鋁含量，即降低熟料中鋁酸三鈣含量后，水泥水化熱下降，與外加劑適應(yīng)性恢復(fù)正常。

　　3 結(jié)論

　?。?）通過本次摻加劣質(zhì)礦石的生產(chǎn)試驗(yàn)，在一定的氧化鎂含量范圍內(nèi)，隨氧化鎂增加，硅酸鹽水泥熟料的強(qiáng)度早期提高，后期稍有下降，經(jīng)過采取相應(yīng)措施，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定。

　?。?）作為無機(jī)非金屬材料工業(yè)，硅酸鹽水泥生產(chǎn)材料的選用可以有更多的渠道，而不僅是傳統(tǒng)材料。只要材料的化學(xué)成分以硅酸鹽水泥工藝要求成分為主，有害成分控制在指標(biāo)范圍以內(nèi)，劣質(zhì)材料的應(yīng)用成為可能，將有效緩解生產(chǎn)材料日趨緊張狀況。