水泥生产用原燃材料选择体会

　　我公司自主开发设计的3500t/d新型干法生产线在设备安装期间，由矿山部和化验室负责所有原燃材料种类的确定及配料方案的设计。本着就地取材、节约能源的原则，我们考察了周边地区所有能用来生产水泥的原燃材料矿源和供货地，通过对各配料方案的易磨性实验及易烧性实验，优化确定了配料方案。经过近3年的生产实践，水泥熟料质量一直居于较好水平。本文就我们对生产原料的选择和确定配料方案的过程作一总结，供同行借鉴。

　　1 生产用原燃材料的确定
　　根据水泥生产的配料要求，同时参考周边几家干法水泥所用原料种类，结合我公司的生产规模，主要考察各矿源的质量和储量，只有质量、储量同时满足要求，才能列在候选方案中。

　　1.1石灰石的确定
　　我公司地处胶东半岛，石灰石资源非常缺乏。公司接管过来的石灰石矿已经多年的民采，矿坑内满目疮痍，剥离土、夹层泥灰质岩到处堆放。经过近两个多月在各个开采面的反复取样验证，确认自备矿山的储量完全满足生产需求，但是质量波动很大，俗称“鸡窝矿”，同一个爆破堆质量变化也很大。石灰石质量大体分为两类：即表1中的自采1和自采2。如果自采1和自采2能够按1∶1搭配比例同时开采搭配使用，也可以满足生产需求；但自采2石灰石开采量有限，且其中SiO₂含量较高，单独使用自备矿山的石灰石，石灰石中w（SiO₂）高达10.8%，配料很困难。另外，石灰石破碎机锤头磨损严重，几乎半月需要更换一副锤头，且生料的易磨性、易烧性极差，煤耗高，煅烧时又易产生飞砂料，不利于窑衬的保护。

表1 石灰石料的一种搭配方案（%）

　　根据我公司自备石灰石的状况，考虑到当地石灰石资源将越来越紧张，我公司矿山又处于初始整合阶段，石灰石质量无保证，决定外购一部分民采的优质石灰石，进行储备用于自备矿山开采质量满足不了配料要求时搭配使用。事实上，投产近3年的生产中，已有几次自备矿山质量出现波动，均用现场储备的优质石灰石料进行了及时调整，从而实现了生产线正常运行。如表1中方案就采用外购石灰石30%，与70%自备矿山搭配，此混合石灰石料既经济又改善物料易磨性和易烧性，使配料主动，而且熟料质量较好。

　　1.2 硅质原料的确定
　　当地硅质原料矿源比较充足，我们主要考察了硅石、风化砂岩、页岩、黏土、黄金尾矿、铁矿石尾矿几种，见表2。根据水泥生产常规考虑，我们首先考虑使用黏土作硅质原料，并且寻找了三个黏土的供应点，质量也符合配料要求，但是储量较小，且我公司临近海边，空气比较潮湿，黏土晾晒难度大，不符合新型干法水泥生产的环保要求，最终放弃。另外我们还考察了当地的黄金尾和铁矿石选矿厂的尾矿，也均达不到质量和储量的要求。后我们又对周边的三处砂岩矿分别考察了储量和质量。砂岩1运输距离远，但是矿储量丰富具备开采条件，质量指标比较好，可作为低碱水泥生产时储备原料使用；砂岩2因处风景保护区不具备开采条件；砂岩3虽是风化砂岩，但碱含量较高被否决。

表2 硅质原料

　　最后考察了页岩。表2中页岩1的成分满足我们的配料要求（根据常规干法水泥配料，都希望硅质材料的硅质量分数越高越好，但因我公司的石灰石硅高，直接影响配料，后经计算和试配发现硅质原料的硅质量分数在55%以上就可以配出合理的生料三率值），而且通过大量的表层取样、刻槽取样，整个矿体的质量波动较小，储量很大又具备开采条件，易烧性试验效果也很好，最后确定了该矿为我公司硅质原料矿点。

　　1.3 铁质原料的确定
　　根据石灰石的品位，铁质原料中的w(Fe2O3)在35%以上即可满足配料。另从充分利用废渣考虑，我们重点考察了二种硫酸渣料，见表3。其中硫酸渣1虽然品位较高，但是运距太远，货源紧缺，相应价格较高；而硫酸渣2虽然品位低，但是运距近，储量大，价格便宜，又可以满足配料要求，因此最终选择硫酸渣2作为我公司铁质原料。

表3 硫酸渣

　　1.4铝质原料的确认
　　选择铝质原料时，我们要求铝质原料的w（Al2O3）值不只能考虑湿粉煤灰、铝钒土及电厂煤炉渣等铝质原料。其中，铝钒土价格昂贵被否决；湿粉煤灰露天堆放，表层很快风干，粉尘随风而起，对周围环境污染很严重，而且配料时下料不畅，影响配料的稳定性，因此也被否决了。

　　最后考察电厂的煤炉渣（成分见表4），但炉渣1和煤炉渣2的质量波动较大，w（Al₂O₃）从14%波动到25%，主要原因是电厂使用煤质不均造成的。煤炉渣3成分相当均匀，其w（Al₂O₃）在24%~28%之间波动，呈黑色玻璃态，结粒比较均齐，且量也在130t/d左右，能满足原料配料用量要求。不过该炉渣的易磨性差，因我公司原料磨采用的是立磨，能满足粉磨要求，因此最终我们选择了煤炉渣3作为铝质校正原料用于原料配料。

表4 铝质材料（%）

　　1.5 原煤指标的确定
　　在试生产时，我公司进厂煤的指标控制不高，在配料过程中发现进厂石灰石品位偏低时，煤灰对生料饱和比的提高影响很大，而且生料易烧性差，易起飞砂料，熟料质量不好，对窑皮伤害很严重。因此，我们及时提高了进厂煤的质量指标，控制收到基原煤低位热值不得低于5800×4.18kJ，从而确保了熟料质量，见表5。

表5 原煤指标          

　　2 生熟料质量情况
　　（1）生料质量。在上述一系列工作的基础上，我们确定了四组成（石灰石，页岩1，硫酸渣2和煤炉渣3）进行原料配料（见表6）。其中石灰石为混配石灰石，其游离硅仍很高（在8%左右）。为了改善生料的易烧性，在生料制备中我们控制生料细度0.08mm的筛余控制在12%以下，0.2mm的筛余控制为零。

表6 生料配料及组成%

　　另外，在易烧性试验中还发现，配入大理岩后的生料易烧性要比单独使用石灰石的易烧性差，因此在石灰石质量符合要求时，尽可能的减少大理岩的用量。

　　（2）熟料的质量。通过易烧性试验，确定了熟料的三率值指标，采用“中饱合、高硅率、高铝率”方案，我公司的生产出优质的水泥熟料，见表7。

表7 近三年熟料平均质量统计

　　3 结语
　　（1）选择原材料时，不拘泥于教条，充分考虑当地资源，有序开发，合理搭配，即节约资源，又可生产出优质熟料。
　　（2）我厂采用低品位石灰石配料，注重均化，选择优质煤煅烧，节省了水泥生产成本，取得了良好的经济效益。