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,品位較差,屬于高鎂低鈣劣質(zhì)礦石,不能單獨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,進行了由少到多增加劣質(zhì)礦石摻加量的生產(chǎn)試驗,最終確定了一個合適的摻加比例,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準質(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,單獨代替原材料中的一種是不可能的,經(jīng)過配料計算,只能采取五組分配料,代替原來四組分配料,可以達到原熟料率值要求,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》國家標準要求的熟料。
2 劣質(zhì)礦石的生產(chǎn)試驗
為了生產(chǎn)運營的正常進行,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,公司利用三個月時間,一個月為一階段,分三個階段實施礦石摻加量的生產(chǎn)試驗。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%。雖然理論配料計算允許摻加到10%,但計算得出的熟料中氧化鎂為4.89%,已接近國家標準允許的最大值5%,考慮生產(chǎn)正常波動,也為質(zhì)量滿足國家標準并留有富裕,我們沒有進行10%摻加比例的試驗。在每一階段生產(chǎn)過程中,進行了硅酸鹽熟料、水泥產(chǎn)品相關(guān)品質(zhì)性能試驗,對出現(xiàn)的工藝及質(zhì)量問題進行了相應(yīng)調(diào)整,采取相關(guān)措施,達到預(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,但能滿足國家標準要求。隨礦石量增加,熟料早期抗壓強度增高,熟料后期強度稍有下降,摻加至第三階段時,3天抗壓強度月平均值比不摻加劣質(zhì)礦石時提高1.3MPa,28天抗壓強度下降0.4 MPa,其它性能穩(wěn)定,均符合國家標準。
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,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,熟料結(jié)粒稍有增大,立升重增大,由不摻時平均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,從喂煤量上進行減煤調(diào)整,但后來查看進煤質(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)時水平。
2.3 水泥性能變化及調(diào)整
為避免試驗過程中熟料質(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,除了對熟料相關(guān)性能的檢驗外,密切關(guān)注水泥各項指標的變化,特別是熟料早期強度提高后,水泥早期強度也提高了,但考慮在試驗階段,沒有因此增加混合材料摻加量,所以水泥后期強度也較穩(wěn)定。從熟料及水泥標準稠度用水量來看,變化不大,為不影響商品混凝土對水泥性能的要求,進行了水泥與混凝土外加劑適應(yīng)性試驗,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,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。
(2)作為無機非金屬材料工業(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。
編輯:王欣欣
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