用粉砂巖替代鋁礬土煅燒熟料的生產(chǎn)實踐

  筆者公司2004年、2005年先后投產(chǎn)的2×5000t/d熟料生產(chǎn)線采用了石灰石、鋁礬土、砂巖、鋼渣四組份配料生產(chǎn)，2008年10月份后利用粉砂巖替代鋁礬土進行生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟效益與社會效益。

  1  存在問題

  筆者公司配料所用的鋁礬土SiO₂、Al₂O₃含量波動較大，又因公司設(shè)計早、資金緊張輔材預(yù)均化設(shè)施均化效果欠佳，當(dāng)原材料發(fā)生較大波動時，生料連鎖波動，造成出磨生料三率值不穩(wěn)定，又因生料庫均化效果差，經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)熱器堵塞、窯內(nèi)長厚窯皮、結(jié)大蛋等異常情況，并影響到2007年10月份投入生產(chǎn)的15MW的余熱發(fā)電的安全運行。因此急需用一種成份穩(wěn)定的硅鋁質(zhì)原材料替代鋁礬土來穩(wěn)定生產(chǎn)。

  粉砂巖是我公司所用砂巖礦點的上層覆蓋物，風(fēng)化較嚴重，粉粒較多，主要有粉砂碎屑組成的沉積巖，粒徑為0.0625-0.0039毫米的粉砂的含量占50%以上，除粉砂外，其他由砂、粘土或化學(xué)沉積物組成。開采砂巖時，被剝離，既消耗大量費用又擠占空間。對其普查發(fā)現(xiàn)，Al₂O₃、SiO₂含量高，其成分穩(wěn)定，波動較小，Al₂O₃在±2%、SiO₂在4-5%之間波動，有害成分MgO含量較低，利用價值較高。原材料化學(xué)分析及原煤工業(yè)分析。

  2    配料方案

  （1） 采用中KH一高SM一低IM的配料方案，其熟料三率值控制范圍為KH=0.92±0.02,SM=2.5±0.1,IM=1.3±0.1,熟料中Al2O3控制在4.8%左右，F(xiàn)e2O3控制在3.7%左右，使用粉砂巖前后熟料對比見表3。

  （2）生料易燒性。通過試驗，用粉砂巖配料易燒性比鋁礬土稍差，原因為粉砂巖中結(jié)晶SiO₂含量高于鋁礬土中結(jié)晶SiO₂含量，結(jié)果見表4。為此采取了降低細度指標的措施，由18±1% 降為16±1% 。

  （3）生料配比變化。粉砂巖使用前后的生料配比變化見表5。

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  3   生產(chǎn)試驗

  3.1 工藝方面

  我公司為Φ4.8m*72m預(yù)分解生產(chǎn)線，采用五級雙系列預(yù)熱器帶TDF分解爐，生料制備采用Φ4.6m?（10+3.5）m中卸烘干磨，產(chǎn)品粒度較均勻且中粗顆粒料少（0.2mm篩余均小于1.0%，80um篩余均小于18%），對生料易燒性也非常有利。

  3.2 生產(chǎn)中存在問題及改進措施

  （1）熟料的硫堿比變化情況。

  粉砂巖中堿含量相對較高，如窯尾溫度過高1050°C,會產(chǎn)生結(jié)圈。用粉砂巖替代鋁礬土后，對窯工藝系統(tǒng)和窯的煅燒無明顯影響。使硫堿比發(fā)生變化。根據(jù)S/R= SO₃/(0.85 K₂O +1.29 Na₂O)計算知，使用粉砂巖前熟料的硫堿比為0.54，使用后熟料的硫堿比為0.41，已在熟料的硫堿比控制值的下限（一般在0.5-1.0之間），導(dǎo)致一系列問題的出現(xiàn)。因此必須降低窯尾溫度，由1050℃降為1020°C，并把熟料中Al2O3稍提高，以適當(dāng)提高液相黏度，控制在4.9%左右。

  （2）分解爐溫度變化問題。

  粉砂巖中含有的SiO₂以較小的顆粒存在，反映活性大，又因砂巖的用量減少，降低了生料中結(jié)晶SiO₂的含量，使用粉砂巖后較好地改善了熟料煅燒。因此控制分解爐溫度由890℃左右降低為880℃左右，表觀分解率由95%±2%改為93%±2%。

  3.3 生產(chǎn)結(jié)論

  （1）生料磨臺時產(chǎn)量提高，由190 t/h提高到200 t/h。因粉砂巖粉粒較多，易于粉磨，其易磨性比鋁礬土稍低，但用粉砂巖替代鋁礬土，因粉砂巖SiO₂含量高，取代了一部分砂巖的用量，使最難粉磨的砂巖用量減少；又因所取代砂巖的粉砂巖中Fe₂O₃含量比砂巖中Fe₂O₃含量高3.94%，取代了一部分難粉磨的鋼渣用量，因此使生料磨臺時提高10 t/h，噸生料節(jié)電1.2kWh，按照年產(chǎn)生料530萬噸計算，年可節(jié)電630萬kWh。

  （2）窯臺時產(chǎn)量提高。因粉砂巖成分穩(wěn)定，因此配料穩(wěn)定，生料成分波動小，生料KH合格率由不足80%提高到91%，窯況大為改觀，長厚窯皮、結(jié)大蛋等不正常窯況大幅下降。產(chǎn)量由平均5700t/d提高到平均5860t/d，提高160t/d，標準煤耗降低-1.1 kg。結(jié)果見表6。

  （3）熟料結(jié)粒好，致密，質(zhì)量穩(wěn)定并有提高，提高了市場的美譽度， 3天抗壓強度平均31.6MPa，28天抗壓強度60.1 MPa，凝結(jié)時間也有所降低。

  （4）工藝成本大幅降低，砂巖用量減少，由使用前的8.4%降為4.2%，砂巖價格在原材料中最高，砂巖結(jié)晶高難粉磨，且使用量較大。砂巖進廠價為18.2元，粉砂巖進廠價為6.2元，按照每天生產(chǎn)16000噸生料計算，少配入的砂巖可降低生產(chǎn)成本12230.4元，多配入的粉砂巖成本3670.4元，這樣少配入的砂巖可降低生產(chǎn)成本元減去多配入的粉砂巖成本元，每天可降低8560元，按照年運轉(zhuǎn)300天計算，可節(jié)省成本256萬多元。

  （5）因窯況正常，使余熱發(fā)電系統(tǒng)運行比以前穩(wěn)定，能確保運轉(zhuǎn)率90%以上，發(fā)電效率提高，平均噸熟料發(fā)電33.1kWh。

  4  結(jié)束語

  利用粉砂巖替代鋁礬土減少了砂巖的使用，實現(xiàn)了資源的有效利用，不僅沒對生產(chǎn)造成負面影響，還大幅降低了成本，提高了臺時，并使余熱發(fā)電的安全運行得到了保障，收到了較好的效果。