我厂石灰石中的CaO含量很低,只有38~42%,SiO2含量高,最低也高达16~18%。搭配使用的外购石灰石虽然CaO的含量高为48~50%,但Al2O3的含量不高,只有1.1%左右,导致配料困难(配出的全黑生料n值超过2.00,P值低于0.80),致使生产中TCaCO3和Fe2O3的控制范围严格。因此,强化立窑煅烧,降低热耗,生产高标号熟料是迫在眉睫的问题。
从表1可见:(1)我厂石灰石的SiO2含量高,而Al2O3含量却不高(n值为3.53);(2)外购石灰石的Al2O3含量也不够高(n值是4.12)。在配料中,要维持饱和系数不低于0.95,两种石灰石的总量一般超过81%(全黑生料计),其中外购石灰石的用量超过55%。由于石灰石中SiO2含量已经满足生料需要,不能掺入粘土补充Al2O3,因此,配出的全黑生料n值高、P值低(用Fe2O3来补充液相量)。在综合考虑烧成的熟料强度、易磨性和立窑煅烧热工制度稳定性等因素后,我们选择的全黑生料配料方案见表2。
配出的全黑生料的率值是KH=0.97、n=2.07、P=0.79。由表2算出TCaCO3为71.00,由计算结果和本厂分析误差,我们在生产中确定TCaCO3的控制范围是68.50±0.50,Fe2O3是3.30±0.20。
1 立窑煅烧过程中出现的不良现象
1)我厂的烧窑工人过去一直是采用明火操作:在明火后20~30分钟才加料。而且卸料不连续、间歇时间长,卸料篦子运行率(相对烧窑时间)在60%左右。因此,致使我厂的实际热耗一般超过5643千焦/千克熟料,而且窑内还原气氛严重,塌边、偏火和漏生是常常出现的事。
2)我厂有Φ2.5×7米往复式机立窑和Φ2.5×8米盘塔式机立窑各一台,生料n=1.8±0.1时,比较好烧。当n=2.07,在立窑煅烧过程中,易出现结边、结圈,窑皮宽度大约30~45厘米,窑皮硬(强度高)且易粘上耐火砖,难处理下来,块度也大,不易搅碎。我们长期观察发现:在底火即将上升到湿料层时,高温层中熟料液相因P低和n高,容易结成很硬的、粘度极低的大块物料。它与饱和比低结圈造成立窑易架空不同。此时物料已经烧熟,但湿料层过厚(一般测得是0.5~1.0米,底火深度在2.0~2.5米),底火过深,这时是不能卸料的,否则底火易破坏。只有继续加风把底火提上来,此时湿料层物料开始着火,着火时间长,这是因为高温层中结大块、结圈,造成上风困难、不均匀(风量小、风压高,窑内出现微微的还原气氛),料球爆裂(约5~10%),在已出现明火的地方出现微火粒上下抛落(密度大)。这种现象大约持续10~15分钟才停下来,在明火的地方不会或极少出现火苗,即使出现火苗也是很短的,呈暗红色(SiO2游离晶体在还原气氛中折射),上面也覆盖一层红色粉料,此时高温层完成百分之六七十的结圈过程,而湿料层也开始结大块。再过20~30分钟就粘边、圈皮结硬,难以处理。
3)生料P=0.79、Fe2O3=3.30,相对Al2O3=2.59是偏高了(两台立窑要求P=1.1左右,即Al2O3=3.50左右)。因此在立窑煅烧过程,液相粘度低,高温带狭窄,烧成范围小,不利于C3S晶体的发育、成长。因此,如果烧成时间过短,烧成的熟料会是早强低、后期强度增长慢。烧成时间过长还易架窑,如果卸料速度过大,还易引起塌边、塌窑。
2 在立窑煅烧过程中采取相应的热工制度
2.1 加强窑内通风
由于煅烧中物料阻力大,我厂采用了γ射线料位计,并加强管理,尽量减少料风管漏风。同时严格控制卸料篦子的电机转速,将其由原来的500~600转/分减少到250~300转/分,从而控制了卸料篦子的运行速度,得以维持卸料篦子的运行率。这样卸料篦子对大块熟料的破碎效果和对熟料搅动良好,既减少通风阻力,又能使通风比较均匀。
2.2 加强窑面操作,保持底火稳定,防止结边、结圈
操作时勤加料,不加过厚湿料,勤松边、勤堵火眼。当底火上升至正常稳定位置(底火深度在1.0~1.5米的位置)时,温度高达1400~1450℃的高温带物料,由于高温带狭窄、n值过高导致游离SiO2过多、过密,故高温层物料容易结大块、结圈。因此要做到勤加料,并且控制湿料层在40~50厘米左右,底火在70~100厘米左右的深度,加料一般加平喇叭口为准。底火上来时,在出现明火的地方由于底火浅而出现着火微粒上下抛落现象,这时要勤松边、堵火眼,将二肋边部的块料搅松,撬到二肋内边去,对于粒径大于20厘米的大块红料要击碎。同时加大风量使湿料层明火,大约在5分钟左右则要卸料,卸料高度一般在30~40厘米左右即停止卸料,成球加料。
2.3 加料时压边操作要准确
我厂生料磨机有Φ1.83×6.4米、Φ1.5×5.7米两种,难以控制磨机隔仓板的篦缝宽度尺寸,出磨生料石灰石的粒度较铁粉、无烟煤的大,因此造成在立窑中高温层的固相反应所反映出来的KH(固相反应C2S+CaO→C3S完成后扣去fCaO的熟料KH值)要比理论上配料的KH低些,一般偏低0.07~0.1。为此,一方面加强生料粉磨时的工艺管理,另一方面就是通过煅烧时加料压边的操作,来控制煅烧时的底火位置、底火上升速度和高温带的范围。但是,我们在加料压边时,还要考虑生料易结大块、结圈的因素。当物料不易结圈、底火上升快时,加料压边往二肋外边加料;物料易结圈、底火上升慢时,往二肋内边加料。
2.4 提高成球质量
由于SiO2在生料中含量过高,而粘性低,为了使料球在成球盘上有充裕的滚动时间和获得均匀粒径及强度,我们从三方面进行了严格控制和改造:一是严格控制成球时生料粉流入量(料位流量计读数不能超出±100克/秒);二是严格控制成球用水量,料球由原来14~15%水分提高到16~17%,生产控制取样每小时分析一次料球水分;三是把原来的成球盘角度降低2°。
2.5 降低窑罩高度,减少料球破裂
窑罩高度由原来的2.4米降低到1.7米,在窑罩上面(加料溜子上方)加上一套皮带输送的缓冲装置(见图)。这样减少料球冲击。
2.6 加长加料溜子,控制湿料层厚度
为了减少加料时容易造成湿料层过厚,导致间歇烧窑的现象,我们将加料溜子长度加长30厘米,使压二肋时加料溜子末端正好接触窑面喇叭口。这样加料就不易高出喇叭口位置,减少通风阻力,防止结大块、结圈。
3 强化煅烧后取得的效果
1988年我们没有进行强化煅烧和设备改造,生产熟料36000多吨,熟料年平均标号47.5兆帕,生产425号、325号水泥。由于控制不严,还出现两个编号约330吨275号水泥。1989年厂里实行了产质量与经济直接挂勾后,我们进行了一些技术、设备改造,尤其强化立窑煅烧后,水泥产质量有了极大提高。在相同生产能力(同1988年)条件下,生产熟料48000多吨,年平均标号55.5兆帕,主要生产425号水泥。