生产低碱熟料遇到的问题及解决措施
我公司Φ5.2m×61m预分解短窑，因产量高、质量稳定、能耗低获得水泥界和客户的好评。2005年之后，由于市场对低碱水泥的需求加大，我公司生产的普通硅酸盐水泥难以满足市场的需要。因此，开始进行低碱熟料的生产。
1 低碱熟料生产及遇到的问题
2005年以前我们是以石灰石、黏土、泥岩和铁粉配料，熟料中R2O含量0.87%。为了降低R2O含量，我们利用隔壁电厂的湿粉煤灰替代黏土原料，粉煤灰与黏土化学成分比较见表1。
表1湿粉煤灰与黏土化学成分对比（%）
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名称 |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
K2O |
Na2O |
Loss |
∑ |
|
湿粉煤灰 |
53.67 |
26.06 |
6.07 |
3.52 |
1.26 |
0.17 |
1.31 |
0.45 |
5.77 |
98.28 |
|
黏土 |
68.56 |
13.86 |
6.07 |
1.74 |
1.36 |
0.12 |
2.23 |
1.20 |
4.77 |
99.91 |
从表1可知，湿粉煤灰碱含量远小于黏土，另外湿粉煤灰还可以补充黏土中铝含量的不足，其SiO2含量稍低，完全可以用泥岩弥补。用湿粉煤灰代替黏土依然是四组分配料，熟料主要指标见表2。
表2 熟料指标
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率值 |
矿物组成和碱含量/% | ||||||||
|
KST |
KH |
HM |
SM |
IM |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
R2O |
|
93.00 |
0.88 |
2.08 |
2.45 |
1.45 |
55.00 |
22.36 |
8.00 |
11.25 |
0.45 |
熟料碱含量完全满足要求，熟料的产质量和以前相差无几，煤耗还有所下降，但是在生产过程中出现以下问题：
1）生料磨在粉磨过程中料层不稳，主要是由于磨内湿粉煤灰风化快、流动性较好，造成磨内研磨层颗粒结构的变化；磨内加大喷水量后有所好转。
2）窑系统表现生料易烧性好，但窑头飞砂特别严重，造成环境污染，窑头沉降室积料严重，三次风量过少，预热器塌料及分解炉煤粉燃烧不完全，生料磨电除尘器CO频繁报警，为此专门雇人每班清理，严重时把窑口护铁烧坏，被迫停窑检修。烧出来的熟料升重普遍偏低，表3为2005年2月和3月熟料分析。
表3 2005年2月和3月熟料分析平均值
|
时间 |
KST |
KH |
SM |
IM |
MgO /% |
R2O /% |
fCaO /% |
升重 /（kg/L) |
|
2月 |
93.78 |
0.90 |
2.43 |
1.38 |
1.06 |
0.49 |
0.95 |
1.19 |
|
3月 |
92.94 |
0.89 |
2.45 |
1.42 |
1.04 |
0.46 |
0.70 |
1.19 |
由于熟料升重偏低，水泥立磨一开即振动跳停，只好外购熟料与本厂的熟料搭配粉磨。这样持续了几个月，始终未有所好转，给生产造成了很大的困扰。
2 原因分析
1）料层厚，窑速过慢，火焰短，熟料颗粒不规则，容易造成升重低。但是预分解窑喂料量470t/h，窑速3.45r/min，计算其填充率大概9%，合乎预分解窑8%～13%的填充率。
2)配料不恰当，SM过高，液相量少，产生飞砂料也会导致熟料升重低。从表3可以算出烧成带熟料1450℃时，液相量为26%左右，烧成指数BI为2.91，也合乎预分解窑的煅烧要求。
3）问题出在湿粉煤灰身上。火电厂煤粉在沸腾炉燃烧的温度在1000～1200℃，煤粉燃烧后的残留物大部分为粉煤灰，还有少量粗颗粒的炉渣，电厂湿法储存是把粉煤灰与炉渣混合储存。当含有未燃尽煤粉的炉渣进入到烧成带，遇到1700℃的炽热气体时，内部碳粒子燃烧变成CO2，液相难以渗透到内部，导致内部空隙率变大，熟料结构不致密，升重低，这与敲碎熟料用肉眼观察的结果基本吻合。由于熟料颗粒轻，很容易被二、三次风带起，导致窑头飞砂特别严重，带起的轻熟料颗粒冷却效果差，温度在1000℃左右，仍以液相存在黏附在窑头沉降室内，空气炮难以打掉，越积越多，导致沉降室积料严重。
3 解决措施
考虑到由于黏土特有的塑性，熟料结粒效果好，这样可以弥补粉煤灰方面的不足；但是又要考虑到碱含量主要是由黏土带入的，用黏土与粉煤灰按一定的比例搭配，在配料站另建一小仓装黏土，五组分配料。其生料、熟料主要指标见表4。
表4 调整配料后生料、熟料分析
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项目 |
率值 |
矿物组成和碱含量/% | ||||||||
|
KST |
KH |
HM |
SM |
IM |
C3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
R2O | |
|
生料 |
97.45 |
0.94 |
2.19 |
2. 52 |
1.32 |
|
|
|
|
0.33 |
|
熟料 |
93.00 |
0.88 |
2.08 |
2.45 |
1.42 |
55.07 |
22.29 |
7.80 |
11.38 |
0.53 |
五组分配料以后，生料磨运行平稳，窑头飞砂基本看不见，窑头沉降室积料也消失了，熟料颗粒结构较好，升重1.25kg/L左右、fCaO含量＜1.50%，均正常，水泥立磨运行平稳。
4 结束语
用湿粉煤灰按一定比例替代黏土进行五组分配料，碱含量满足要求，生料磨、窑、水泥立磨的产质量均保持正常，提高了废物的利用率，减轻了黏土资源的浪费，熟料的综合煤耗比以前下降了5%，同时由于低碱水泥的出口，给国家赚得了大量外汇；另一方面，由于湿粉煤灰的价格比黏土低，降低了生产成本。
