鋼渣配料在預(yù)分解窯上生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)熟料

  摘要：在預(yù)分解窯上利用鋼渣配料，該公司通過(guò)一年的試驗(yàn)摸索，采取改進(jìn)措施，調(diào)整配料方案，改進(jìn)煅燒操作方法，解決了預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞，窯內(nèi)結(jié)圈、長(zhǎng)厚窯皮等工藝故障，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降，產(chǎn)質(zhì)量提高，延長(zhǎng)了窯內(nèi)耐火材料使用壽命，收到較好的效果。

  1 鋼渣的性能

  鋼渣是煉鋼過(guò)程中，為除去鐵中的硫、磷等有害元素，加入石灰石、螢石，硅鐵粉形成的廢渣，鋼渣成分中的FeO、P₂O_5，CaO能夠在熟料煅燒中起到礦化和晶種作用，F(xiàn)e₂O₃的熔點(diǎn)為1560℃，而FeO的熔點(diǎn)為1420℃，能降低熟料的液相生成溫度和液相粘度，提高C2S與CaO在液相中的擴(kuò)散速度，促進(jìn)C3S晶體的發(fā)育成長(zhǎng)，P2O5含量較少，一般在1.5%左右，摻入后不會(huì)影響水泥性能，而且P2O5是β-C2S的晶格穩(wěn)定劑，能夠阻止α-C2S在675℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C2S，防止熟料粉化，CaF₂是一種良好的礦化劑， CaO不需分解能夠直接參與固相反應(yīng)，不僅能降低熟料的熱耗，同時(shí)還能誘導(dǎo)C3S的形成。

  2 原材料的成分及配比

  用鋼渣替代鐵粉、用粉煤灰替代粘土，采用四種組分進(jìn)行配料，其原材料的成分見(jiàn)表1。

  3 生產(chǎn)中暴露的問(wèn)題

  鋼渣配料在兩條1200t/d線應(yīng)用，煅燒過(guò)程中出現(xiàn)一系列工藝問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

  （1）熟料的液相量增加。燒成帶窯皮偏厚，且較致密，窯皮厚度達(dá)到60cm，窯皮長(zhǎng)度較原來(lái)長(zhǎng)出2~3米，減少了窯的有效容積，影響窯內(nèi)通風(fēng)及熟料煅燒。窯負(fù)荷增加，主電機(jī)電流升高，窯內(nèi)填充率升高，窯尾出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象。

  （2）五級(jí)下料管及錐體出現(xiàn)結(jié)皮、堵塞。使用鋼渣配料后，四、五級(jí)預(yù)熱器錐體及下料管常出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，每周要人工清堵一次，平時(shí)要每班都檢查錐體及下料管，并進(jìn)行振打清理，預(yù)熱器每次結(jié)堵，需要停窯處理8~12小時(shí)，嚴(yán)重時(shí)要處理24小時(shí)，影響生產(chǎn)。

  （3）易長(zhǎng)副窯皮。停窯檢查，后過(guò)渡帶有一層較為疏松的副窯皮，厚度約有60~100mm，停窯后轉(zhuǎn)窯會(huì)自然脫落，但在生產(chǎn)時(shí)會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)。窯尾煙室出現(xiàn)較嚴(yán)重的結(jié)皮，造成負(fù)壓增大，除定期用空氣炮吹堵外，還要人工進(jìn)行捅堵清理。

  （4）窯前出現(xiàn)憋火現(xiàn)象。熟料外觀顏色發(fā)黃，黃心料增多。

  4 原因分析及采取的措施

  4.1 原因分析

  （1）熟料顏色發(fā)黃、黃心料多

  鋼渣、硫酸渣、鐵礦石都是鐵質(zhì)校正原料，但其中Fe元素的價(jià)態(tài)不一樣，呈現(xiàn)不同的顏色，硫酸渣主要是Fe2O3，F(xiàn)e元素為3+價(jià)態(tài)，顏色為紅色，而鋼渣中有FeO成分，F(xiàn)e元素有2⁺價(jià)態(tài)，屬亞價(jià)態(tài)鐵，呈黃色，在熟料煅燒過(guò)程中，F(xiàn)e元素以3⁺價(jià)態(tài)時(shí)，熟料呈青黑色，而Fe元素以2⁺價(jià)態(tài)時(shí)，熟料呈黃色。造成二價(jià)鐵的原因較多，首先是原材料的帶入，鋼渣本身含有亞價(jià)態(tài)鐵，在窯內(nèi)煅燒時(shí)，不能得到充分氧化，完全氧化成三價(jià)鐵，導(dǎo)致熟料顏色發(fā)黃。這是鋼渣本身造成的。鋼渣較難磨，顆粒粗，在窯內(nèi)煅燒時(shí)，與氧接觸的面積小，氧化反應(yīng)不完全，易形成還原氣氛，使熟料顏色發(fā)黃，黃心料增多。造成熟料顏色發(fā)黃的另一原因是大塊熟料，由于窯內(nèi)易結(jié)大塊，大塊料中心煅燒不充分、欠燒，破碎后小料塊便呈黃色，黃料的主要成分是未燒結(jié)的生料，比較疏松，游離氧化鈣高，強(qiáng)度低，是熟料外觀顏色發(fā)黃的主要原因。

  （2）預(yù)熱器及下料管結(jié)堵

  用鋼渣替代鐵粉配料，鋼渣與鐵粉成分及結(jié)構(gòu)截然不同。

  由于鋼渣成分與熟料成分相近，起到晶種和礦化作用，使液相出現(xiàn)溫度降低。同時(shí)，鋼渣中MgO含量較高，物料的最低共熔點(diǎn)降低。經(jīng)五級(jí)旋浮預(yù)熱器預(yù)熱及分解爐分解，液相在五級(jí)錐體出現(xiàn)，粘結(jié)在預(yù)熱器錐體及下料管，形成結(jié)皮，多次結(jié)皮使管路不暢，便形成堵塞。過(guò)早出現(xiàn)的液相料，遇到漏進(jìn)的冷風(fēng)后液相立即固化，在管壁上形成結(jié)皮，使下料管下料不暢，出現(xiàn)結(jié)皮堵塞的惡性循環(huán)，預(yù)熱器及下料管結(jié)堵，主要原因是鋼渣配料液相出現(xiàn)得早，液相量增多所致。

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  （3）時(shí)有欠燒料，夾心料產(chǎn)生

  鋼渣配料，生料易燒性較好，在燒成帶出現(xiàn)液相的溫度降低，液相量相應(yīng)增加，加之鋼渣中氧化鎂含量較高，增加了熟料液相含量，易結(jié)厚窯皮，燒成帶窯皮增長(zhǎng)，增厚，逐步形成副窯皮。隨著窯的運(yùn)轉(zhuǎn)，窯皮會(huì)時(shí)掉時(shí)掛，掉落的窯皮在窯內(nèi)形成大塊料，同時(shí)，因?yàn)槭炝蠅K內(nèi)部煅燒不充分，就有欠燒料、夾心料產(chǎn)生。

  （4）熟料液相量高，液相粘度低

  鋼渣代鐵粉后，熟料三率值不適應(yīng)窯煅燒工藝的要求。鋼渣不同于鐵粉，除含有Fe₂O₃外，更主要的含有與熟料成分相近的礦物，已進(jìn)行了固相反應(yīng)，同時(shí)含有較高的MgO，液相出現(xiàn)的溫度降低，液相量相應(yīng)提高。因此，原來(lái)的熟料三率值應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，要適當(dāng)提高熟料的硅率，降低液相含量和液相粘度。

  4.2 生產(chǎn)中采取的措施

  （1）調(diào)整熟料的率值控制指標(biāo)，降低熟料的液相含量，適當(dāng)提高熟料的KH值和硅酸率，見(jiàn)表2。

  熟料的率值控制指標(biāo)調(diào)整后，礦物組成見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，熟料的液相量降低0.9%，三天強(qiáng)度由28.9MPa提高到30.9MPa，28天抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的56.2MPa提高到58.3MPa，熟料強(qiáng)度提高2.1MPa。

  （2）優(yōu)化工藝參數(shù)（見(jiàn)表4）

  A、調(diào)整窯頭及窯尾用煤的比例，降低總用煤量。增加生料下料量。因鋼渣的成分已接近熟料成分，在分解爐內(nèi)不需碳酸鹽的分解，尾煤應(yīng)相應(yīng)減少。在剛開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)，由于沒(méi)有這方面的經(jīng)驗(yàn)，總用煤量沒(méi)有減下，頭尾煤比例沒(méi)有調(diào)整，窯尾用煤偏多，五級(jí)下料管及五級(jí)錐體出現(xiàn)粘堵現(xiàn)象，在實(shí)踐過(guò)程中逐漸減少用煤量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整頭尾煤比例，減少尾煤比例，增加頭煤比例，熱工制度得到控制，解決了窯尾液相量出現(xiàn)過(guò)早，下料管及錐體出現(xiàn)粘堵問(wèn)題。提高了窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。

  B、提高入窯生料的細(xì)度。用鐵粉配料，生料的0.08?m細(xì)度控制在12%，但用鋼渣配料后，生料細(xì)度粗，鋼渣顆粒粗，易使鋼渣中的亞價(jià)鐵不易發(fā)生氧化，產(chǎn)生黃心料。為了提高生料細(xì)度，保持較高的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，需對(duì)鋼渣進(jìn)行磨前破碎，降低鋼渣入磨的粒度，增加了對(duì)輥機(jī)、回轉(zhuǎn)篩，將鋼渣入磨粒度由原來(lái)的15~30mm，降至10mm以下。為了鋼渣破碎粒度均齊，對(duì)鋼渣進(jìn)行閉路式破碎，出對(duì)輥機(jī)的鋼渣，進(jìn)入回轉(zhuǎn)篩，篩下物料入生料磨配料，篩上粗鋼渣顆粒再進(jìn)行重復(fù)破碎，確保鋼渣的入磨粒度小于10mm。 通過(guò)對(duì)鋼渣破碎系統(tǒng)的改造，保證了出磨生料的細(xì)度小于10%，提高了生料磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，滿(mǎn)足了窯煅燒生料的需要。

  C、中控看火操作的調(diào)整。為了緩解鋼渣配料后燒成帶易結(jié)窯皮的矛盾，增加物料在窯內(nèi)的翻滾速度，實(shí)現(xiàn)薄料快燒。改善窯內(nèi)通風(fēng)，提高窯內(nèi)的熱交換效率，中控看火操作也進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，包括：提高窯速，拉大排風(fēng)，調(diào)整噴煤管位置等，見(jiàn)表5。

  （2）通過(guò)采用各種工藝措施，解決了鋼渣配料窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮堵塞，窯內(nèi)結(jié)圈、長(zhǎng)厚窯皮，熟料外觀發(fā)黃等問(wèn)題，提高了熟料的質(zhì)量，熟料的3d抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的30.5MPa提高到31.5MPa，28天抗壓強(qiáng)度由原來(lái)的56.5MPa提高到58.7MPa。

  （3）利用工業(yè)廢渣在新型干法水泥生產(chǎn)線上配料，節(jié)約了資源，節(jié)約了土地，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用，收到良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。