高鎂石灰石煅燒優質熟料的生產實踐

                      作者:譽騰集團 瀏覽: 發表時間:2016-05-13 00:00:00


                      (山東譽騰工業科技有限公司山東,濟南250300)

                      一、概況

                            隨著我國水泥工業的快速發展,近年新建水泥企業的石灰石礦山不少存在MgO含量較高的問題,給企業的生產管理、操作運行及產品質量等帶來了一定的影響。而生產水泥熟料主要原材料為石灰石和原煤,石灰石資源逐漸減少,礦山的石灰石使用能否做到剝采比***,關系到企業今后的生存大計。因此。充分使用好礦山開采的廢渣及廢料勢在必行。原煤的使用,因為新型干法水泥生產線裝備有現代化的燃燒器,燃燒器配備有適當的火焰調節裝置,無論是煙煤或無煙煤都可以在回轉窯使用。其他輔助材料可根據當地資源狀況優先選擇。下面是山東、山西個別公司石灰石礦山現狀圖:



                      圖1山東1#公司礦山302采面,該部分石灰石結晶硅高,氯堿有害成分高。


                      圖2山東1#公司礦山326采面



                      山東  2#公司礦區石灰石質量較差,各斷面及夾層質量成分差別較大,氧化鈣低含量在38%--44%左右,氧化鉀含量高在0.8--3.2左右。大量使用,就會造成窯內結圈、結蛋,熟料早期強度高、后期強度偏低等問題。外購石灰石亦存在氧化鎂含量偏高(在2.0-6.0之間)。




                      山西2#公司2015年公司石灰石MgO高,進廠石灰石MgO***達6.35%,年進廠石灰石MgO平均2.93%,生料中Ms0為2.90%,熟料中MgO為4.73%,28天抗壓強度平均55.5Mpa。礦山石灰石土含量大,蕎面石、質石、大花石較多,高鎂石(Mg0:18.9%)在礦山夾層中,厚薄不一,剝離較難,通過搭配2015年石灰石平均:Ca0:45.93%,Mg0:2.93%。




                      二、山東5000t/d生產線高鎂石灰石生產實例山東1#公司石灰石礦山為中薄層灰巖、云斑灰巖中夾白云質灰巖,而且由于受較多斷層影響,接觸東黃山段白云巖較多,造成石灰巖礦層結構復雜。公司自開始生產即搭配使用高鎂石灰石,在生產過程中,總結工藝操作及熟料質量等方面的經驗,并采取措施,取得了較好的效果。

                      1高鎂石灰石的應用情況

                      原材料化學分析見表1,熟料質量見表2和表3。

                      表1原材料的化學成分分析(%)



                      表2調整前熟料化學成分、率值及礦物組成


                      表3調整前熟料物理性能


                      在實際生產過程中,隨著MsO含量的升高,出窯熟料結粒明顯增大,而且大小不均勻,飛砂嚴重,黃塊較多;大粒熟料外觀顏色發黑,但破碎后多數黃心,結構疏松,fCa0嚴重偏高,升重值大幅度下降,熟料質量明顯降低。同時工藝上表現為窯內通風不暢,因強加煤而造成還原氣氛明顯,長厚窯皮、結大球,窯況明顯惡化,窯內熱工制度很不穩定,多次出現因大料塊和結大蛋而停筆冷機處理。并出現預熱器堵塞等連鎖反應,給窯穩定操作帶來了很大困難,熟料產量大幅度降低,熟料質量受到嚴重影響,熟料MgO含量從3.2%提高到

                      4.8%,3d抗壓強度下降了0.9MPa,28d抗壓強度下降了3.6MPa。

                      2MgO對熟料燒成和質量影響的原因分析

                      在近幾年生產實踐中,總結和驗證了熟料MgO對熟料煅燒與質量的影響。

                      (1)如果熟料Mg0含量偏高(〈3.2%),熟料煅燒時,Mg0有一部分與熟料礦物結合成固溶體并存在于中間相中,多余的Mg0則如同提高了Fe:0的含量,可降低液相出現的溫度并增加液相量,降低液相的表面張力,從而促進C-5對Ca0的吸收,有利于煅燒。

                      (2)如果熟料Ms0含量較高(3.2%~4.2%),液相表面張力大幅度下降,含4%Mg0時的表面張力為0.51N/m,迫使其般燒溫度要比正常溫度低,煅燒范圍要比正常窄,不利于fCa0的吸收和晶體發育。表現在熟料外觀結粒細小,飛砂嚴重。同時,在般燒方面表現為易燒性好,但燒結范圍變窄,操作難度大。

                      (3)如果熟料MgO含量過高(4.2%),熟料出現結球嚴重,頻繁出現結大球,冷卻破碎之后的熟料大多數為黃塊,窯頭飛砂嚴重。采取常規的降鐵措施,現象不但沒有扭轉,反而更加惡劣,反常規調整,卻有效果。從資料得知,MsO含量>4.2%時,熟料液相黏度增加,使阿利特結晶困難,從而使結粒變大,窯內極易結圈、結蛋。

                      綜上分析,公司熟料強度偏低的根本原因是出窯熟料Ms0含量偏高,而配料方案和煅燒操作又沒有及時或有效地作出適應性的調整,從而造成不正常窯況的出現和熟料強度的降低。

                      3采取措施

                      (1)控制石灰石中M愿O含量

                      為了使熟料中Mg0含量達到公司內控指標4.0%士0.2%,必須控制石灰石中M80含量2.8%士0.2%。從石灰石進廠質量把關開始嚴格控制,分礦點搭配到位。同時強化石灰石均化效果,嚴格控制石灰石堆棚布料層數在400層以上,以改善和穩定生料質量,為穩定操作和熟料質量創造條件。

                      (2)調整配料方案

                      原配料方案熟料三率值控制指標為:KH=0.91±0.02,Sl-2.5±0.1,IM=1.4±0.1.

                      當熟料Mg0含量在3.2%~4.2%時,選用三高配料方案,將熟料日提高到0.92±0.02,SM提高到2.6±0.1,IM提高到1.5±0.1。在此種情況下,隨著M始0含量的提高,適當降低生料Fe:0;指標,穩定燒結范圍,改善熟料質量和操作的適應性。

                      熟料Mg0含量>4.2%時,熟料率值控制為KH-0.92±0.02,SM=2.6±0.1,I-1.4±0.1,增加Fe;0,的含量,降低鋁率,以降低液相黏度,避免窯內結圈、結蛋,控制飛砂料。

                      (3)優化操作參數

                      1)降低并穩定分解爐出口、窯尾和C,溫度

                      液相過早出現,易形成黏性物料,在預熱器、窯尾煙道、C5及下料管道等處極易結皮引起堵塞,針對這些情況,應該嚴格控制分解爐出口、窯尾和C5溫度。正常生產時,分解爐出口溫度一般控制在880℃左右,而在般燒高MgO熟料時,控制在850~880℃,將窯尾溫度由原來的1050~1100℃降低至1000~1050℃,避免液相過早出現,減少結皮堵塞情況的發生,同時也減輕了窯內結長厚窯皮、結圈。在C5的下料管位置,設置了吹堵裝置,及時有效地處理了故障,提高了窯的運轉率。

                      2)降低并穩定入窯分解率

                      控制入窯物料表觀分解率在93%左右,***不超過95%。在生產實踐中,常出現因為入窯物料分解率過高達96%,熟料升重降低,質量下降,分析認為,由于分解奉過高,也就是生料預燒較好,使液相提前出現,窯內碳酸鹽分解帶縮短,固相反應帶相應拉長,使化學反應產物活性降低,從而導致熟料升重降低,熟料實物質量下降。

                      3)加強德冷機操作

                      熟料急冷,可使熟料中阿利特、貝利特尤其B型C25晶形穩定,并使液相來不及結晶而形成更多的玻璃體,避免L(液相)+C35-C3A+C25的轉熔反應;同時也可使方鎂石晶體尺寸減小,提高方鎂石水化產生應力的分散度,減小因方鎂石對水泥安定性的影響。因此,在筐冷機操作過程中,應保持好筆冷機各室合理的壓力,特別是一室的壓力,調節掌握好筆床速度,并保持一、二室風機用全風,使通過高溫料層的風量穩定而充分,確保冷卻效果。

                      4)調節煤粉燃燒器內外用風控制燒成帶長度

                      燒成帶長,物料在窯內更易提前黏結成球,窯況不穩定時甚至形成大球、大塊,熟料結粒不均,f-Ca0高,升重低。生產過程中,根據公司實際情況控制好一次風量,調節好煤粉燃燒器內外用風比例(不同的燃燒器、煤質和熱工制度是不同的),從而確保煤粉快速燃燒,使火焰縮短,控制燒成帶長度。

                      4效果分析

                      (1)隨著上述針對性措施的調整到位,出密熟料外觀質量明顯改善,熟料結粒細小均齊,粉粒少,黃塊少,升重提高近70g/L,質地堅硬。熟料3d、28d抗壓強度有大幅度的提高,3d抗壓強度平均達31.3MPa,較調整前提高1.1MPa,28d抗壓強度平均達60.1MPa,較調整前提高了2.8MPa。調整后的熟料化學分析及物理性能見表4及表5。

                      (2)出窯熟料巖相結構明顯改觀。從顯微照片可以看出,形成了較多的帶狀阿利特品體,長寬比較大,達2.0以上,品體尺寸10~50m,并有少量異常大品體。B礦數量較少,難見礦巢結構,常見尺寸10~25um,圓形,大多有雙晶紋


                      表4調整后熟料化學分析


                      表5調整后熟料物理性能


                      (3)通過采取上述配料方案和工藝操作措施,實現了回轉窯穩定操作,解決了窯內結大球,結圈現象,提高了窯的運轉率,不僅綜合利用了公司自備礦山大量的高氧化鎂石灰石礦產資源,而且使熟料質量穩定提高,取得了較好的經濟效益和社會效益。

                      表6山東1#公司2015年熟料質量


                      5應用體會

                      (1)Mgo過高對熟料產質量的影響巨大,每上升1%的Mg0,熟料28d抗壓強度降低約2.0MPa。但只要對配料方案和工藝操作及時作出適應性的調整,是完全可以扭轉的;不能在MgO升高過程中一味地降低Fe203。

                      (2)立升重代表回轉窯的燒成溫度,總結公司立升重得:立升重K+150℃就是理論計算的燒成帶溫度。檢測立升重要注意觀察斜鏈斗的熟料情況和窯前狀態做出判斷:



                      一是立升重正常,但熟料結粒偏細,說明燃燒器象限、燃燒器火焰形狀、生產配料等有可能存在問題。二是立升重不正常,就要查找不正常的原因,一半多從燃燒器調整上做文章。

                      (3)分解率反映的是分解爐的工作狀態以及三次風管與分解爐的交接的角度是否出項問題以及爐風與窯風是否匹配等。一般控制在:90-95%,不易過高。

                      (4)在回轉窯操作中,應控制燒成帶長度,適當降低窯尾、分解爐出口溫度等工藝參數,控制熟料結粒,實現急冷煅燒。

                      (5)生料質量是決定熟料煅燒重要的一個因素,影響熟料燒成速度主要是燒成溫度、反應時間、比表面積。而化學成分的穩定是這些因素中的首要前提。如果化學成分不穩定,就會帶來熱工的不穩定;因此質量控制室要從提高過程控制穩定性和生料質量上多做文章。



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