技术 | 某公司调整配料方案提高熟料强度的实践

引言

某水泥厂坐落关中地区，有一条5000W熟料生产线(2005年建)，两条4500t/d熟料生产线(分别建于2009年，2013年)。一直采用石灰石、黏土、砂岩、铜矿渣四组份配料，石灰石、黏土从自有矿山开采，硅石、铜矿渣外购。由于受原材料限制，熟料中MgO含量较高(2019年平均值3.8％)，R₂O含量较高(2019年平均值1.05％)。从2005年投产以来一直采用KH=0.905，SM=2.65，IM=1.45的熟料率值配料。公司熟料以质量稳定，信誉好而受到客户欢迎，但美中不足的是其28d抗压强度不高。随着熟料产能的扩大熟料外销比例越来越大，客户分布也越来越广，对熟料品质要求也越来越高，今年3月部分客户(外省新客户)提出本公司熟料细粉含量多、28d抗压强度偏低。为此公司高度重视，组织相关专业技术人员多次开会讨论，最终通过调整熟料率值，解决了结粒差、28d抗压强度偏低的问题。

众所周知硅酸盐熟料四大矿物组成中，C₃S对28d抗压强度贡献最大，它是最有效的矿物成分，因此提高熟料28d抗压强度必须想办法提高熟料中的C₃S含量。通过统计，2019年本公司C线熟料C₃S含量54.3％，这一水平偏低，因此想办法提高C₃S的含量，同时平衡好其它矿物之间的比例，对提高熟料28d强度是可行的。为了便于分析拿C线的质量数据举例分析，具体结果见表1。

表1 2019年质量数据统计分析（C线）

本公司执行熟料率值为：KH=0.905，SM=2.65，IM=1.45，要想提高熟料中C₃S含量，根据理论计算要么提高饱和比，要么提高硅酸率。在实际生产中这种配料方案窑内飞砂料偏大，熟料结粒偏小，如果再提高硅酸率控制，料子会很难烧，由于此类料子要求烧成温度高，熔剂矿物又偏少，在烧成温度稍微降低就会出现料子烧不住，窑况变差，熟料立升重低，游离氧化钙升高等。综合分析决定采用高饱和比、中低硅酸率、降低铝氧率配料方案。为此对不同的熟料三率值配制对C₃S、液相量、易烧性指数及生料成本的影响进行了测算。具体测算过程见表2。

表2 熟料率值调整测算表

通过理论计算选用熟料率值KH=0.930，SM=2.45，IM=1.35。通过计算此方案液相量提高1.07个百分点，生料易烧性指数基本持平，这种配料方案相比之前配料方案液相量明显提高，熔剂矿物比例提高，降低了液相黏度，硅酸二钙更易转变生成硅酸三钙(理论测算硅酸三钙提高4.19)。同时生料成本降低0.69元/t，经济效益可观。

2.1 实施计划及要求

(1)先在C线实施此配料方案，待运行稳定后再在三条线同时实施。此配料方案比之前硅酸率大幅度下降，液相量增加了1.07，如果按以前的煅烧方案可能会出现烟室结皮、窑内结圈的现象。要求烧成车间增加检查烟室、清理烟室频次，同时根据中控室筒扫温度，及时调整工艺参数，确保稳定运行。

(2)试验分布进行。第一步：先采用熟料率值为KH=0.920，SM=2.55，IM=1.45的配料方案，通过调整工艺参数，保证窑皮及烟室结皮情况均正常，游离氧化钙、熟料立升重均正常。第二步：调整熟料率值到KH=0.930，SM=2.45，IM=1.45，通过进一步调整工艺参数保证窑系统稳定、熟料烧结正常。

2.2 试验结果分析

通过调整熟料率值后，熟料28d抗压强度明显上升，标准稠度用水量下降达到预期效果。降低硅酸率增加了熔剂矿物比例，降低铝氧率后窑内液相黏度降低，料子虽变得更耐火，但液相充足，使烧成温度相对有所降低，因此出窑熟料游离氧化钙合格率提高。具体数据变化见表3。

表3 配料方案调整前后熟料性能变化

5月为试验调整阶段未统计

表4 配料方案调整前后熟料结粒变化

以前公司出窑熟料结粒不均匀，既有大块料，也有大量细粉料，大块熟料中多为疏松的黄心料。通过调整熟料率值以后大块疏松料、细粉料明显减小，熟料整体结粒变好。具体数据变化见表4。

通过对熟料率值的调整解决了熟料强度低、结粒差的问题。需要注意的是在调整过程中需先根据本厂的原材料实际情况进行理论配料测算，综合考虑生料易烧性、液相量、液相黏度等，兼顾成本，并会同工艺部门制定出适应新配料方案的操作参数同步调整。同时不管什么配料方案，均需烧成系统稳定，找到合适的工艺参数，保证熟料烧结致密才能提高熟料性能。

作者：陶涛，张桂南，王军龙

来源：《铜川声威建材有限责任公司》

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