電爐鋼渣配燒高強(qiáng)熟料的技術(shù)要點(diǎn)

2．電爐鋼渣的成分及礦相組成
    電爐鋼渣系鋼鐵企業(yè)采用電爐煉鋼工藝，通過加入高活性石灰和高品位螢石消除鋼中雜質(zhì)成分時(shí)排出的工業(yè)廢渣，外觀呈灰白色粉末狀，化學(xué)成分見表1，其主要礦相組成為C2S及C11A7·CaF2、CA等礦物，以C2S為主，可以作為熟料燒成中的“非熟料晶種”。此外，電爐鋼渣中所含有的CaF2和P2O5具有較好的礦化作用，將其引入生料中，可以實(shí)現(xiàn)“一料三代”和高硅酸率、低鐵配料。由于煉鋼溫度高于水泥立窯燒成溫度，電爐鋼渣中的硅酸鹽礦物晶體已經(jīng)形成，并發(fā)育良好，經(jīng)打水急冷，使其具有較高的化學(xué)潛能和反應(yīng)活性，作為“非熟料晶種”植入生料，不僅成本遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)熟料，而且所起到的“誘導(dǎo)結(jié)晶”的特殊作用與優(yōu)質(zhì)熟料效果完全相同。

表1 電爐鋼渣化學(xué)成分(%)

表2 使用前后熟料化學(xué)成分及礦物組成(%)

表3 使用前后熟料力學(xué)性能

    由表2、表3中數(shù)據(jù)可知，使用電爐鋼渣配制生料，熟料硅酸率顯著提高，在生產(chǎn)工藝不變的前提下，熟料fCaO降低至2.20%以下，28d強(qiáng)度提高6MPa左右，出磨水泥安定性良好。

    眾所周知，水泥熟料中硅酸鹽礦物依靠固相反應(yīng)生成，由于電爐鋼渣中含有一定數(shù)量與水泥熟料相同的硅酸鹽礦相組成，在生料配料時(shí)引入電爐鋼渣，實(shí)際上是預(yù)先植入了“晶種”，該晶種在熟料煅燒過程中具有“類質(zhì)同晶”功能，起到“誘導(dǎo)結(jié)晶”的特殊作用。從結(jié)晶學(xué)原理可知：結(jié)晶包括了晶體形成和晶體長(zhǎng)大兩個(gè)過程，結(jié)晶速率取決于晶粒的形成速率(核化速率)和由此產(chǎn)生的晶體形成速度?！熬ХN”的介入，有效地降低了晶體形成時(shí)的核化勢(shì)壘，打破了原CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，促使高溫條件下固相反應(yīng)速度進(jìn)一步加快，為C2S吸收fCaO形成C3S反應(yīng)創(chuàng)造了良好的條件。

    電爐鋼渣作為“非熟料晶種”配料，在液相出現(xiàn)之前，具有顯著的催化作用，并加速石灰石的分解進(jìn)程，促進(jìn)了CaO與Al2O3、SiO2、Fe2O3的化合反應(yīng)，從而明顯地改善了生料的易燒性，使熟料中fCaO含量大幅度降低，實(shí)際出窯熟料fCaO多在2.0%以下，熟料及水泥的早、后期強(qiáng)度和安定性合格率顯著提高。同時(shí)，由于生料易燒性的改善，生料配煤量也隨電爐鋼渣摻入比例的增加而下降，一般可節(jié)省實(shí)物配煤量1%左右，充分顯示出晶種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。
采用電爐鋼渣配料后，出窯熟料冷卻效果更好，而且窯的產(chǎn)量有較大幅度的提高，一般在原基礎(chǔ)上可增產(chǎn)10%～15%。由于該渣中帶入的高反應(yīng)活性CaO不需要消耗分解熱，呈多數(shù)鏈結(jié)構(gòu)的SiO2因打水急冷已大部分?jǐn)嗔?，使C2S產(chǎn)生較多的晶格缺陷，自身已具備較高的物理潛能和化學(xué)反應(yīng)活性，促進(jìn)了燒成帶固相反應(yīng)速度，從而使實(shí)物配煤量明顯降低，有效地消除了窯內(nèi)結(jié)大塊影響通風(fēng)并導(dǎo)致還原氣氛的弊端，促使物料在煅燒過程中上火、下移速度加快，增強(qiáng)了出窯熟料的冷卻效果，熟料手感不燙手，熟料受到急冷，其所含高活性玻璃體數(shù)量大幅度增加。
電爐鋼渣中所含的CaF2和P2O5均是熟料煅燒反應(yīng)過程中優(yōu)良的礦化劑和促進(jìn)劑。其中，P2O5還是β-C2S的晶格穩(wěn)定劑，可有效阻止β-C2S向γ-C2S轉(zhuǎn)化，防止熟料粉化，提高熟料燒成率，當(dāng)摻量在一定范圍內(nèi)，具有最佳的礦化效果。促進(jìn)CaCO3分解的同時(shí)，降低了液相生成溫度和粘度，提高了C2S的形成速率，突出地顯示了“一料三代”的特殊功效。

    采用電爐鋼渣配料燒制高強(qiáng)熟料，應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)。
3.1 嚴(yán)格控制生料細(xì)度
    生料的磨細(xì)程度密切關(guān)系到熟料形成過程的化學(xué)反應(yīng)速度，尤其是其中粗顆粒的含量。如果生料中200μm粗顆粒含量高，會(huì)導(dǎo)致熟料中游離氧化鈣含量明顯增加，有效強(qiáng)度礦物形成數(shù)量減少。200μm粗顆粒含量與熟料fCaO含量呈現(xiàn)出良好的正相關(guān)性。所以，必須嚴(yán)格加以控制。煅燒電爐鋼渣配制的生料，一般情況下，生料200μm篩余應(yīng)控制在0.80%以下為宜。

3.2 采用中暗火煅燒操作
    無(wú)論采用那種原材料配制生料，都應(yīng)提倡暗火煅燒操作，杜絕明火燒窯。在煅燒電爐鋼渣配料的過程中，濕料層厚度以≥400mm為宜。

3.3 努力提高成球質(zhì)量
    料球的粒徑和均齊性直接影響到球間空隙率和對(duì)流傳熱效果，從而影響全窯通風(fēng)，上火及傳熱效率，最終直接影響到熟料的實(shí)物質(zhì)量。
電爐鋼渣料上火速度快，在有預(yù)加水成球工藝的廠家，可以采取調(diào)整成球盤角度及線速度的辦法，提高成球粒徑的均齊性，實(shí)現(xiàn)小料球(Φ5～7mm)快燒。料球粒徑越小、越均齊，其對(duì)流傳熱系數(shù)越高，煅燒反應(yīng)速度越快，增產(chǎn)效果及fCaO降低幅度越顯著，是降低燒成能耗，提高熟料產(chǎn)、質(zhì)量的重要技術(shù)手段。所以，應(yīng)努力改善成球質(zhì)量，為穩(wěn)定立窯煅燒創(chuàng)造良好條件。

本文摘自：中國(guó)建筑建材網(wǎng)