预分解窑采用钢渣配料的体会

邹立，龚明华，张维，张兴江

预分解窑采用钢渣配料的体会

Experiences of Utilizing Steel Slag as One of Raw Materials in Precalciner Kilns

邹立，龚明华，张维，张兴江

1 前言

利用铁矿石、硫酸渣等作为铁质校正原料进行配料，是水泥生产传统的配料方法，但铁矿石价格较贵，而硫酸渣水分较高，在工业生产过程中易造成粘结和堵塞。为综合利用工业废渣和降低生产成本，我公司（ϕ 3.3m×50m CDC分解炉、五级预热器窑）于2008年2月下旬开始用附近钢铁厂排放的钢渣代替铁矿石配料进行试烧。由于最初对钢渣的特性了解不够，在试生产期间出现了预热器C4和C5锥体及下料管经常堵料，窑内结圈、结球频繁，篦冷机内板结成块等问题。经过认真研究、分析产生问题的原因，于同年6月重新试烧钢渣配料，取得了成功。

2 采用钢渣配料出现问题的初步分析

钢渣中 CaO、SiO2、CaF2含量较高，其主要矿物成分为C2S，同时含有适量的氟铝酸钙。钢渣既是一种“矿化剂”，又是一种非熟料“晶种”，引入生料后，在熟料煅烧中起到“诱导结晶”和“矿化剂”的作用，可以显著改善生料的易烧性，降低液相生成温度及液相粘度，加速硅酸盐熟料矿物的形成，促进C2S对fCaO的吸收。钢渣中含有较多的MgO，在12.0%左右，同时灰石中MgO含量为2%左右，因此造成熟料中MgO含量较高，在3.5%左右。由于钢渣的“矿化剂”和“晶种”作用，加上熟料中MgO含量很高，使得液相出现的温度大大降低，液相量显著增加，同时配料方案和操作参数未作相应调整，反映在煅烧方面料子易烧性极好，但烧结范围变窄，操作不当很容易导致预热器堵塞和窑内结圈、结球。

3 采取的措施

3.1 改变原料配料方案以适应钢渣配料的热工特性

利用钢渣代替铁矿石配料，由于砂岩中Al2O3含量偏高(11%左右)，故未用页岩而采用石灰石、砂岩、钢渣三组分配料，其原材料成分及配比见表1。

钢渣除含有Fe2O3以外，还含有与熟料成分相近的矿物，已进行了固相反应，同时含有较高的MgO，致使最低共熔点降低（1200～1250℃左右），熟料出现液相的温度过低，液相量过大，使得窑内结圈、结球的几率增大，所以熟料的配料方案必须进行调整，要适当提高熟料的饱和比和硅酸率，降低Fe2O3含量，从而降低液相量，稳定窑的热工制度。熟料配料方案调整前后的化学成分及率值见表2。

3.2 确定合理的工艺操作参数

表1 原材料成分及配比表，%

表2 熟料配料方案调整前后的化学成分（%）及率值

表3 调整前后的窑工艺操作参数

为稳定窑的热工制度，保证窑的连续稳定运行，提高窑的有效运转率，采用钢渣配料除了熟料配料方案要进行相应调整外，还必须对窑各工艺操作参数进行必要的调整。调整前后的窑工艺操作参数见表3。

因采用钢渣配料后生料的易烧性得到改善，生料在预热器及分解炉内吸收的热量相应减少，并且钢渣带入的CaO不是以碳酸盐的形式存在，不需要分解，所以预热器和分解炉的热负荷降低，因此可以增加入窑生料下料量，从而提高熟料的产量。公司调整了窑头及窑尾用煤比例，降低了总用煤量，由于预热器和分解炉的热负荷减小，尾煤比例由调整前的62%左右降低到60%左右，总用煤量降低了0.7t/h左右。试烧出窑的熟料多呈黄色，黄心料偏多，熟料质量较差，经分析原因有二：一是钢渣中Fe2+较多，从其烧失量为负数可以看出，由于钢渣带入的Fe2+较多，在窑内煅烧时因通风不好而得不到充分氧化，不能完全被氧化成Fe3+，造成熟料颜色发黄；二是钢渣硬度较大，带有部分铁粒，非常难磨，由生料磨台时产量可以看出（CRM2650立磨在采用钢渣配料前后的产量分别为120t/h、100t/h）。虽然生料细度80μm筛筛余是合格的（≤12%），但钢渣本身的颗粒较粗，在窑内煅烧时，与氧接触的面积较小，氧化反应不完全，易形成还原气氛，导致熟料颜色发黄，黄心料增多。针对这种情况我们也相应采取了以下措施：一是窑速由3.7r/min增加至3.9r/min，增大了窑内物料流速，实现了薄料快转，既增大了窑内通风面积，又减少了窑内的还原气氛，使熟料中Fe2+氧化成Fe3+的速度加快，从而减少了黄心料的发生，同时降低了窑皮的厚度，减少了窑内结圈、结球的几率；二是为了提高生料细度，使钢渣中的Fe2+离子与氧充分接触，加快其氧化成Fe3+离子的速度，减少黄心料的发生，但又不至于过多地降低生料磨台时产量。我们在钢渣入磨前增设了一台细碎机，进行磨前预破碎，使钢渣入磨粒度由20mm左右降低到10mm左右，在保证生料细度合格的前提下，生料磨台时产量稳定在110t/h左右；三是适当拉大窑尾用风，C1出口负压由4.7kPa增加到5.2kPa，拉大了窑尾排风，窑内过剩空气系数增加，使氧气量充足，减少了窑内还原气氛，有助于钢渣中的Fe2+离子氧化成Fe3+离子，减少了黄心料的发生。

4 钢渣配料的效果

（1）降低了成本。钢渣到厂价格130元/t，铁矿到厂价格为260元/t，但钢渣含铁量比铁矿低，所以生料中钢渣用量为3%左右，而铁矿用量为2%左右，通过计算，使用钢渣比使用铁矿每月可节约5万元左右。

（2）增加了熟料产量。每天可增加熟料100t左右，扣除原材料成本，每月可增加熟料产值40万元左右。

（3）降低了熟料热耗，节约了能源。窑系统总用煤量降低了0.7t/h左右，每天按20h，每月按25d计算，每月可节约煤炭350t左右，每吨煤平均按500元计算，一个月可节约17.5万元左右。

5 结语

在预分解窑上采用钢渣配料煅烧水泥熟料，应及时调整熟料配料方案和工艺操作参数，从而稳定窑的热工制度，避免预热器堵塞，窑内结圈、结球等不正常工况的出现。

采用钢渣配料加大了废渣的利用量，减少了环境污染，降低了成本。钢渣在熟料煅烧中具有“诱导结晶”和“矿化剂”的作用，可改善生料的易烧性，降低煤耗，提高熟料产量，实现经济效益的最大化，同时可为企业废渣利用量达到国家免税要求创造条件。

TQ172.44

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2010-12-27；

赵莲