用易磨砂巖配料防止窯內結蛋

1　結蛋原因分析

　　結蛋期間曾多次對大蛋樣品進行化學分析，發(fā)現(xiàn)其中除SO₃有時稍偏高在1.0%左右外，熟料率值波動基本無規(guī)律可言，見表1。

　　我公司石灰石、硫酸渣、粉煤灰及煤來源單一穩(wěn)定，其化學成分見表2。為了找到結蛋的原因，我們將結蛋期間的原燃料及生料委托省水泥質檢站和國家水泥質檢中心，進行了K、Na、S、Cl含量的測定，測定結果見表3。

　　由表3可見，原燃料中有害成分基本在控制范圍，不是引起結蛋的原因。那么是不是跑煤或原料不穩(wěn)定導致的呢？我廠原煤來源比較穩(wěn)定，質量較好，灰分在22.64%左右，揮發(fā)分在27.86%左右，無論從現(xiàn)場觀察還是生產(chǎn)數(shù)據(jù)均表明這不是一個主要原因；另外一個影響因素就是生料成分，但結蛋前后生料3率值合格率一直都在50%～60%之間，而以前未出現(xiàn)結蛋現(xiàn)象。在結蛋期間，我們試圖通過調整生料率值和生料煤粉的細度來降低結蛋的次數(shù)，但效果不明顯。值得一提的是結蛋期間降低系統(tǒng)溫度，結蛋有所好轉，但熟料fCaO較高，甚至跑黃料，為了杜絕黃料的產(chǎn)生，我們把熟料飽和比由控制0.88±0.02調整為0.86±0.02，結果料子明顯偏軟，預熱器結皮堵塞，窯內長厚窯皮，通風不良，直接影響了熟料的質量。為此，我們進行了生料200μm篩孔篩余物化學成分的測定，測定結果見表4。

　　從表4可看出，結蛋較頻繁的8～12月生料200μm篩孔篩余物中SiO₂含量明顯升高。
　　

從大蛋外觀來看，屬細小粉末聚結，當冷卻后在極短的時間內體積膨脹粉化。可能的原因是，大蛋內存在較高的結晶SiO₂，煅燒時難以化合完全，在結晶SiO₂周圍形成了一層β-C₂S礦巢，當冷卻后晶型轉變?yōu)棣?C₂S，體積膨脹，致使塊狀物粉化。大蛋內可能不含或含有極少的C₃S，說明液相出現(xiàn)極少或時間極短，未使C₂S進一步與CaO反應生成C₃S。
　　

大蛋出現(xiàn)位置為窯筒體二檔至窯尾部分，此處屬于熟料燒成的固相反應帶。固相反應通過無液相間分子的滲透替換完成，物質結構的缺陷是固相反應得以進行的主要原因。在固相反應帶，CaO與SiO₂之間由于晶體缺陷而反應生成大量的C₂S，晶體缺陷較大的物質發(fā)生固相反應放熱后，就有可能出現(xiàn)多礦物低共融點，提早出現(xiàn)液相，而晶體結晶完整粗大的礦物難以煅燒，致使燒成帶fCaO偏高，從而形成物料易燒性不一樣。
　　

通過分析，初步確定砂巖的不穩(wěn)定是導致結蛋的主要原因。因受地理環(huán)境及需求量增大因素的影響，砂巖供應礦點較多，供應量品位及結晶狀況也參差不齊。當時我公司共有6家砂巖供應礦點，砂巖情況見表5。

　　從我公司配料情況來看，生料中有相當數(shù)量的粉煤灰、砂巖組分。粉煤灰由高溫煅燒而成，因此玻璃體含量較高，從結構上講，玻璃體為微小晶體，晶格排列不整齊，因此較易發(fā)生固相反應，生成大量的C₂S，放熱，并在溫度升高時，由于其自身發(fā)粘等特性而集結。而砂巖(結晶粗大的)礦物多以晶體存在，晶格排列整齊、穩(wěn)定性較好，因而不易發(fā)生固相反應。
　　

在配料中，當粉煤灰與砂巖配比接近時，晶體缺陷較大的礦物大部分與CaO反應，生成C₂S，而具有完整晶型的礦物在同等溫度下卻不易反應。從而造成部分過燒，部分欠燒。過燒部分由于液相出現(xiàn)早集結成球，而欠燒部分只有在強高溫下方開始反應，從而造成窯前fCaO較難控制，這種情況在煅燒中表現(xiàn)為后面長皮、結蛋，而前面fCaO較高。

2　改進措施

　　
2.1　剔除硬質砂巖，改用易磨性好的砂巖
　　

在采取措施前，檢查生料磨級配時，發(fā)現(xiàn)磨內有部分大小如拳頭的石頭球。后經(jīng)檢驗確認其為柳條峪砂巖，通過對各礦點砂巖進行全面分析后，剔除了小北冶、柳條峪和黃花店礦點，從而保證了原料易磨性的一致。通過分析生料200μm篩孔篩余物中SiO₂含量明顯減小。

2.2　降低出磨生料的細度
　　

出磨生料細度80μm篩篩余<9.0%，提高SiO₂表面活性，使砂巖與粉煤灰中的SiO₂易燒性一致。

2.3　控制煤粉細度
　　煤粉細度由80μm篩篩余≤11.0%改為6%～8%。

2.4　優(yōu)化燒成系統(tǒng)操作參數(shù)
　　

在采取上述措施基礎上，降低系統(tǒng)溫度，特別是窯尾溫度由原來的1020℃降為950℃。同時，降低入窯煤粉的風速，提高二次風溫，拉出煤管，使煤粉與二次風提前接觸，使火焰不易拉長，增大內風減少外風，促進風煤混合，提高煅燒溫度。

3　效果

　　采取上述措施后結蛋次數(shù)明顯減少，產(chǎn)質量有了較大提高，月產(chǎn)量達3萬t以上，質量也較穩(wěn)定，熟料產(chǎn)質量對比見表6。