技术丨浅议提高水泥熟料强度的途径

浅议提高水泥熟料强度的途径

在新型干法生产的生料制备过程中，把矿石搭配开采、原料预均化、生料磨前配料和生料均化库等四个环节称为原料均化链。作为干法生产的技术进步，加强这些环节的作用是十分必要的。但这四个环节对保证人窑生料的质量起着不同的作用。一般说来，对入窑生料的质量在化学方面有两点要求：一是要求生料的化学成分符合规定的各项率值；二是要求它的化学成分均匀，即这些率值只容许围绕其目标值在一定范围内波动。前者一般通过“配料”来实现，后者则通过“均化”来实现。在上述四个环节中，矿石搭配开采和磨前配料属于“配料”的范畴，而原料预均化和生料均化则属于“均化”的范畴。严格按照化学成分要求进行配料，是现代水泥生产的特征。因此，配料环节对现代水泥生产是至关重要的。我们公司目前的现状是，石灰石资源丰富，且品位较好，CaO 平均在 48%以上，MgO 含量平均在 2%以下，高镁石夹层较少，但矿山石灰石采用平台段式开采，顶部及边坡含土量较大，且石灰石堆取料机不能正常使用，导致入磨石灰石质量波动大，出磨生料 KH波动大，上半年平均合格率不足 30%，且回转窑喷煤管老化严重，煤管窜风，熟料烧结能力下降，高温风机振动大，风机转速受限，窑系统用风量不足，在这种情况下，我们主要采取以下三方面措施提高熟料强度：

1 原材料的预均化质量控制

1.1 控制好石灰石 CaO、MgO 含量，我们通过每周一次对石灰石矿山钻孔样、爆堆样进行检测，根据检验结果下发搭配比例，只要能通过搭配使用的，为使资源不浪费，全部在矿山搭配后入厂，保证进厂石灰石进厂质量满足使用要求。

1.2 烟煤质量控制，除了烟煤的热值及内水含量对煅烧影响较大外，烟煤中的全硫对煅烧及熟料质量影响较大，全硫含量过高时不但易造成预热器系统结皮多，严重时造成预热器堵料，另外 3- 28 天增长率大幅下降，使熟料 28 天强度大幅下降。我们三月份因烟煤无库存且供应紧张，让步接收了一批全硫在 2.2%左右的烟煤，导致熟料三天强度为 29.6MPa，但 28 天平均强度只有 53.3MPa，因此我们加强了对烟煤全硫的控制，通过数据分析，我们公司熟料硫碱比控制在 0.6 范围以内，对熟料后期强度不会造成影响，我们公司熟料中碱含量平均在 0.8%，熟料中的 SO3 在 0.5%以内时，熟料 3 天至 28 天强度及增进率较正常。因此进厂烟煤全硫超过 2%，我们采取拒收，正常情况下不让步接收高硫煤。

1.3 原料碱含量的控制，尽可能选择碱含量偏低的原料，熟料中的碱大部分来自硅质原料，尽可能选择碱较低的粘土、砂岩或其它硅质原料，经验值是一般熟料中每增加 0.1%碱，熟料 28 天抗压强度将下降 1MPa。

2 调整配料方案

2.1 通过对近几年我公司熟料的分析数据进行统计分析，总结出 C3S 在 50% - 55%时，C2S 25- 20%，硅酸盐矿物在 75%以上，f- CaO 在以 1.5 以下时，熟料早后期强度较好，因此根据矿物的含量要求，确定我公司的三率值为三中，即 KH：0.910±0.02，SM：2.50±0.1，IM：1.40±0.1，但今年上半年由于喷煤管内风管磨穿，内外风不易调节，烧结能力下降，按上述率值控制时，熟料煅烧困难，f- CaO 较高，合格率低，产质量均不理想，因此我们对配料方案做了调整，现在为 KH：0.900±0.02，SM：2.55±0.1，IM：1.35±0.1，适当降低了熟料饱合比，增加了熟料中 Fe2O3 含量，改善易烧性。

2.2 同时在烧成条件允许的情况下，适当提高硅酸率，提高硅酸盐矿物含量，此配料方案实施后，窑烧成状况良好，强度稳定，4、5 月份熟料 3 天平均值 31.0MPa，28 天平均值为 58.9MPa。

3 加强煅烧及冷却过程管理

快烧急冷是提高熟料质量，试验结果表明：煅烧充分、煅烧温度高、升温速率快、急冷的硅酸盐水泥熟料 28 天抗压强度最高。因此熟料的煅烧要采用快烧、急冷的方法。

3.1 窑内煅烧气氛直接影响着熟料强度，如果窑内呈还原后气氛，会使 C3S 和 C4AF 的晶体严重变形严重甚至破坏，导致熟料强度降低，因此我们在煤管老化窜风，又无条件立即更换的情况下，我们通过降低煤粉细度，调整三次风管开度，控制二、三次风温，保证煤粉燃烧完全，无还原气氛。

3.2 另外保证入窑生料稳定及煤质均匀稳定是维持窑内热工制度的前提，因石灰石堆取料机不能正常运行，出磨生料波动大，生料均化库因使用年限较长，均化效果一度偏低，导致窑内热工制度不稳定，因此利用今年大修对生料均化库进行了彻底清理，更换了部分斜槽帆布，修复卸料装置，使得在四五月份生料 KH 合格率不足 40%的情况下，入窑生料合格率上升至 80%以上，给煅烧提供了有利条件，为生产优质熟料打下良好基础。

3.3 同时为克服高温风机振动高，转速受限窑内供风不足的情况，我们通过对系统的漏风点进行堵漏，有效降低了热损失，改善窑内通风，另外我们通过适当提高窑的转速，降低窑内物料的填充率，增加燃烧空间，降低通风阻力，使煤粉燃烧完全，窑料物料化学反应完全，矿物发育良好。

3.4 保证熟料得到有效的急冷也是保证熟料强度稳定必不可少的条件，我们通过控制一二段篦床速度，保持合理的料层厚度，料层若过厚，则熟料冷却不好，晶体发育不完全，对熟料的强度及适应性影响较大，但料层过薄，会降低二三次风温，增加熟料热耗，因此我们采取中料层厚度的方法及适当降低熟料中液相量比例，提高硅酸率，避免熟料结大块，使得熟料结粒细小，熟料易冷却，使熟料得到有效的急冷，熟料的矿物晶体发育良好，使熟料的早后期强度及 3- 28 天增进率较好。

富平公司一至六月熟料强度如下：

4 结论

在原燃材料满足使用的条件下，严格控制原燃材料中的有害成份含量，根据原材料及窑的工况制定适宜的配料方案及经过充分的煅烧及冷却，将会得到理想的熟料强度。

作者：苏军 王高峰
机构：陕西富平水泥有限公司

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