提高熟料2828d d抗压强度优化方案及成效

牛海龙

提高熟料2828d d抗压强度优化方案及成效

牛海龙

A公司2 500t/d生产线采用无烟煤设计的管道式分解炉，单系列五级悬浮预热器。近一段时间公司熟料28d抗压强度偏低，基本在50MPa上下，较常规熟料28d抗压强度低5～6MPa左右。熟料强度低，势必影响混合材的掺量，增加生产成本，降低市场竞争力。本文就熟料28d抗压强度偏低的原因进行数据分析，并提出了优化方案。

1　数据统计分析

1.1熟料28d抗压强度偏低期间熟料化学成分统计（表1）

从表1数据来看，A公司熟料碱含量高，MgO含量偏高。

（1）熟料碱含量高

一般情况下，碱含量控制在0.50%～0.60%对熟料强度影响不大，而A公司熟料的碱含量均值0.99%，最大达到1.03%，偏高0.4%左右。当熟料碱含量偏高，会与熟料矿物形成含碱矿物及NC8A3，导致C3S难以形成，相应地增加了熟料fCaO含量，导致熟料后期强度降低。

（2）熟料MgO含量偏高

一般情况下，熟料中MgO含量为2%左右时，能够增加熟料液相量，降低液相粘度，促进硅酸盐矿物的形成，减少fCaO含量，使水泥熟料烧成温度降低，明显提高熟料质量。而A公司熟料中MgO的含量均值为2.53%，偏高0.5%。熟料MgO偏高时熟料中C3S形成相对困难，也会影响熟料强度。

1.2熟料28d抗压强度偏低期间熟料率值及矿物成分统计（表2）

从表2数据来看，A公司熟料的硫碱比较低，出窑熟料fCaO偏高，升重基本正常。

（1）硫碱比较低

熟料中的硫首先和碱结合生成碱的硫酸盐，剩余的碱取代部分CaO形成含碱化合物，造成fCaO升高，可能对熟料3d及28d抗压强度造成影响。一般熟料硫碱比控制在0.6%～0.8%。

（2）出窑熟料fCaO偏高

出窑熟料fCaO的日平均值在1.0%～1.5%之间波动，说明A公司的熟料烧成效果不好，单点熟料fCaO 在2%以上的偏多，而从熟料的饱和比以及硅率、铝率的情况看，如烧成效果好，不会出现如此高的fCaO。（3）升重基本正常，但A公司熟料结粒不密实，孔隙率大。

表1　熟料28d抗压强度偏低期间熟料化学成分统计，%

1.3熟料28d抗压强度偏低期间出磨煤粉空气干燥基数据统计（表3）从表3数据来看，A公司的出磨煤粉水分偏高，出现了煤粉细度和水分同时偏高的情况，对窑的烧成极其不利，基本上强度数据严重异常时煤粉细度和水分同时升高。由于出磨煤粉水分高，造成煤粉燃烧速度慢，放热慢，导致烧成带热力不集中，出现后燃烧的情况。表现在生产上为尾温偏高，出窑熟料升重偏低，fCaO偏高。

表2　熟料28d抗压强度偏低期间的熟料率值及矿物成分统计

表3　出磨煤粉工业分析（空气干燥基）数据统计

查阅A公司原煤数据发现，进厂原煤的质量波动非常大、产地杂，煤的灰分和挥发分波动剧烈，原煤的收到基水分比较高，但空气干燥基水分很低。进厂原煤质量差导致收到基低位热值低，而空气干燥基低位热值高。另外发现，A公司原煤凡是水分低的，灰分都高，不能单独使用。

1.4其他说明

（1）熟料强度台账

查阅A公司熟料强度数据，出窑熟料3d强度很高，30～31MPa，但增进率很低，3d～7d增进一般在10MPa左右，7d～14d的增进仅为5MPa。对比其他新型干法水泥厂熟料强度，3d～7d增进一般在15MPa左右，7d～14d的增进为10MPa，最终的28d强度可相差10MPa。

（2）岩相分析

通过对A公司水泥熟料样岩相分析，可见其熟料的结晶比较粗大，矿物分布不均，说明熟料在窑内烧成过程中晶体发育较完全，煤粉存在后燃烧的情况.过渡带温度高，过早出现液相，而主烧成带温度偏低，液相未能大量出现，造成熟料烧结状态不好，熟料升重偏低，这与岩相分析结果相符。

（3）工艺操作

头煤尾煤比为0.38：0.62，窑尾烧得重，窑内温度偏低。熟料升重高低直接反应烧成带温度高低。A公司熟料升重为1 300g/L左右，同时窑尾分解炉经常结皮结块，生料分解率达到98%，表明了窑尾温度偏高。理论上，窑尾预热器分解炉所起的主要作用是预热、分解，任务完成后，重点应转移到窑内烧成。通过现有数据可见，烧成带温度不足，熟料矿物晶体发育过大。而窑尾温度高、系统拉风大会造成液相提前出现，致使入窑物料形成晶体，直至烧成带晶粒已然长大，加之烧成带温度偏低，影响了熟料矿物的合理生成，进而使出窑熟料强度偏低。

综上分析：

（1）碱含量偏高、MgO偏高，按原有配料方案生产，熟料中硅酸盐含量和矿物总量降低。

（2）煤水分偏高，窑煅烧热力强度不够影响了熟料强度。

（3）窑的煅烧操作上不适合现有的原燃材料。

鉴于以上分析，确定如下优化方案：

表4　优化熟料28d抗压强度期间数据统计

2　优化方案

2.1原燃材料

鉴于A公司原燃材料状况，尤其在现有石灰石矿山无法改变的情况下，建议稳定原煤来源，尤其是控制进厂原煤收到基水分≯10%，保证灰分＜25%，挥发分＞22%，将出磨煤粉水分控制在2.5%以内，保证入窑煤粉的质量，保证窑的热力强度。

2.2配料

降低原料中的铁含量，将Fe2O3控制在1.6%～2.0%之间。Al2O3偏高时Fe2O3低限控制，Al2O3较低的时候Fe2O3可以适当放宽，饱和比控制在0.88±0.01。

2.3操作

严格控制出磨煤粉的细度、水分，控制好头尾煤比例4.5：5.5～4：6，原则上升重不低于1 400g/L，熟料fCaO控制在0.5%～1.0%之间，分解炉出口温度控制在865℃左右，≯870℃。窑喂料量为190～200t/h时，窑速控制在3.5～3.6r/min。窑系统拉风一级筒出口负压控制在5 200～5 400Pa左右。只要烟室结皮不多，窑口至头档轮带之间筒体温度不高，出窑熟料没有连续出现还原气氛，即可适当提高窑头喂煤量，以利于上述指标的完成。

3　效果

（1）熟料1d强度比试验之前降低明显，但熟料1d～3d强度增进率明显增加。熟料3d～7d强度增进率较高，尤其是从8～13号数据中熟料强度增进率超过以前熟料增进率，达到15MPa以上。

（2）熟料强度与熟料饱和比有直接的关系，当熟料的饱和比超过0.91后，熟料1d和3d的强度与试验前数据相似，即熟料1d和3d强度偏高，但由于烧成状况有所变化，熟料3d～7d强度增进率与以往数据相比会有所不同。

（3）熟料烧成带温度状况与熟料饱和比有直接的关系，当熟料饱和比高时，窑内烧成带温度低，熟料升重偏低，熟料矿物形成不理想，进而对熟料的强度有所影响。

（4）从数据上看，调整头尾煤比例以后，分解率依然维持在较高的水平，说明以往的操作确实存在尾煤偏多的情况。

（5）熟料fCaO比较理想，有资料表明，熟料质量对熟料的强度有直接的影响。熟料fCaO控制在0.5%～1.0%之间时，对熟料强度贡献最大。

4　结语

原燃材料品质稳定、优良，必然会利于配料、利于烧成，并能够生产出优质的水泥熟料。但由于各种客观因素错综复杂，我们尝试着通过配料的优化、操作的调整来消纳各种不利因素的影响，以达到提高熟料强度的目的。从统计数据看，出窑熟料的1d、3d强度接近合理，同时熟料3d～7d的增进率明显提高，优化方案效果较为理想。■

Optimization Scheme and Effects of Improving 2288d Strength of clinker

TQTQ172172..1313文献标识码：AA

10011001--61716171（20152015）0404--00890089--0404

通讯地址：天津振兴水泥有限公司，天津300400；

2015-03-02；编辑：吕光