案例分析—湿排粉煤灰代替黏土生产低碱水泥

前言：低碱水泥综合了普通硅酸盐水泥的许多优点，具有抗腐蚀性强、干缩性小、抗冻性能好等特点。用其配制的混凝土具有良好的施工性和优良的耐久性，技术性能优于其他混凝土。

青海某水泥有限公司地处西北地区，该地区因原燃材料的限制，低碱水泥的生产量很小，远远不能满足市场需求。企业根据市场的需求和企业自身发展的要求，为追求更大的经济效益，主动进行产品结构调整，公司组织力量对低碱水泥的生产进行技术攻关，获得了成功。

通过采用湿排粉煤灰代替菇土配料和石灰石搭配使用，有效控制生料中的碱含量，在燃料质量较差的情况下，通过优化熟料的三个率值、合理调整工艺操作参数、改用四风道粉煤燃烧器、稳定热工制度等系列措施，成功生产出高质量的低碱水泥，满足了市场需求。由于湿排粉煤灰的大量使用，既降低了站土资源的消耗，又解决了火力发电厂湿排灰堆放难的问题，减少了对土地、水源、大气的环境污染，且符合国家“三废”政策，获得了较好的经济效益和社会效益。

青海某水泥有限公司为了调整产品结构，组织力量用湿排粉煤灰代替憨土生产低碱水泥，取得了成功。

1. 原材料及生产工艺条件

该公司有两条1000t／d新型干法水泥生产线和一条2000t／d新型干法水泥生产线，一直沿用石灰石、茹土、硫酸渣三组分配料生产硅酸盐水泥；但是憨土中碱含量高达3.2％左右，无法满足低碱水泥的配料要求，该公司决定采用附近电厂的湿徘粉煤灰代替熟土配料，其碱含量为1.46％，基本满足低碱配料要求。

该公司2007年10月在1000t／d熟料生产线上进行探索性试生产，其间出现窑皮垮落、耐火材料使用寿命缩短、影响窑的安全运行和生产成本较高等问题。2008年4月针对低碱水泥试生产存在的问题进行分析研究，决定在2000t／d生产线上再次试生产，取得了较好的效果。

生产低碱水泥的关键是有效控制原燃材料中的R2O值。该公司主要原料碱含量的控制范围如下：钙质原料中R2O≤0.2％，硅质原料中R2O≤1.5％，铁质校正原料中R2O≤1.0％。原燃材料化学成分见表1.1.1，煤粉工业分析见表1.1.2。

(1)钙质原料。石灰石开采有三个矿点(1＃、2＃、3＃)，1＃开采点石灰石含土量大，SiO2为8.53％，碱含量偏高，且成分波动大，影响配料质量；2＃、3＃两个开采点石灰石质量较好，化学成分相近，碱含量较低，能满足生产要求，但开采量较小，只能作为补充原料。为了解决这一矛盾，通过增加装运设备，增大2＃、3＃开采点石灰石的搭配比例，由原来的15％提高到35％，满足了钙质原料碱含量的要求。

(2)硅质原料。湿排粉煤灰ω(B2O)＝1.46％，用它代替熟土配料，能满足生料碱含量的要求，另具有以下特点：①粉煤灰有50％左右颗粒小于0.08mm，且具有良好的易磨性，有利于提高原料磨产量，降低电耗。②粉煤灰中含有活性很高的玻璃体和活性SiO2、Al2O3的物料，用其配制的生料具有良好的易烧性，且有利于挂窑皮。但因其铝含量较高，易形成长窑皮，影响窑内通风，并易造成“黄心料”。③粉煤灰中含有残留的碳，其本身发热量可达800J／kg左右，可降低熟料热耗。

(3)铁质校正原料。硫酸渣，含铁量高，主要成分为Fe203，碱含量为0.96％。

(4)燃料。进厂原煤热值低、灰分大、碱含量高，均化条件差，质量波动大；而且其着火温度高，燃烧速度促，火力强度小、烧成温度低，易造成熟料欠烧或黄心料。另外劣质煤在假烧中SO3和R2O循环富集，在窑后部结硫碱因，在分解炉锥部及窑尾上升烟道形成结皮，导致窑内通风不良。

根据原燃材料的化学成分，按照42.5级低碱水泥的性能要求，确定采用石灰石、湿诽粉煤灰、硫酸渣三组分配料方案，设计熟料率值为：KH＝0.90，SM＝2.3，IM＝1.0。后考虑熟料SM值偏低，影响熟料3d强度，通过调整Fe2O3含量，以保证熟料炬烧过程所需液相量，基本满足生产要求。

2．措施

(1)提高煤粉质量。加强原煤均化，降低出磨煤粉纫度和水分，将煤粉细度从12％降低到8.0％左右，水分控制在1.5％以下，以提高煤粉燃烧速度。

(2)更换燃烧器。将三风道煤粉燃烧器更换为2500A型四风道煤粉燃烧器。该燃烧器一次风比例仅5％-8％，直流风、旋流风速度大。与二次风的速差加大，调节灵活；对煤质的适应性更强，窑头火焰形状完整、火力强劲、热力集中，烧成带温度高，般烧条件得到了改善，窑皮状况保持得比较稳定，熟料散料减少，结粒良好。

(3)提高二、三次风温。通过适当降低篮冷机蓖速，增加一室冷风机风量．采用厚料层(一室料层厚度600咖左右)的操作方法，提高二、三次风温，针对窑内熟料情况综合控制二、三次风的比例和压力，以较好的窑况去适应劣质煤的燃烧，从而达到较好的运行状态。

(4)加强窑内通风。针对窑内煤粉不完全燃烧造成的还原气氛，影响熟料烧成过程中的化学反应情况，适当提高高温风机转速，加强窑内通风，控制合理的系统负压，提高窑的快转率，“薄料快烧”降低窑内物料填充率，改善窑内反应环境，以利于物理化学反应的进行，减少或避免“黄心料”的产生。

(5)调整火嘴位置。火嘴在窑内的位置与窑皮的长度、厚度有很大关系，调整喷煤嘴中心线，和窑的中心线相同，以形成完整的火焰形状，有利于二次风的带人，使煤粉有足够的空间进行完全燃烧．提高烧成温度。

(6)优化操作参数。积极调整合适的窑操作参数，稳定热工制度，调整控制系统温度比煅烧普通硅酸盐熟料时稍高。目标值为窑尾温度1100℃，窑头罩凤温950℃，三次风温860℃，分解妒出口900℃，C5级筒出口温度9lo℃，C1级筒出口温度340℃。

3．效果

2008年4月17日开始实施低碱水泥配料方案，通过四个月的生产实践，由于配料方案选择合理，工艺措施调整及时得当，保证了回转窑系统热工制度的稳定，从而保证了熟料的产质量。产量由78.6t／h提高到79.8t／h，且质量符合国标要求。熟料化学成分、率值熟料及矿物组成见表1.1.3。

采用低碱水泥熟料，以配合比为熟料∶石膏∶粉煤灰＝87∶5.0∶8.0生产水泥，其水泥的抗折强度3d为4.7MPa、28d为9.2MPa，抗压强度3d为20.6MPa、28d为46.2MPa，碱含量为0.53％，达到42.5级低碱水泥的要求。