摘 要：

关键词：低CaO石灰石；碱含量控制；生料配料；操作优化；熟料28d强度

0 引言

某公司2 500t/d熟料生产线，投运初期因配套石灰石矿山品位相对较差，以及受原燃材料因素的影响，导致熟料强度偏低，全年28d强度在52～54MPa之间，严重影响水泥生产的质量与成本控制。故公司成立提升熟料28d强度的QC质量小组，认真分析问题的症结，按照“5W1H”原则逐条制定对策，经过三个月的试运行，熟料产质量得到阶段性提升：窑工艺运行稳定，熟料28d强度平均达57MPa，生产运行成本下降。

1 影响原因分析

(1)碱含量偏高：因石灰石及黏土中带入大量的碱造成熟料中的碱含量偏高(R2O高达0.92%)，熟料中的K2O和C2S生成KC23S12，Na2O和C3A生成NaC8A3，从而阻止C2S吸收CaO形成C3S，且碱性化合物KC23S12与NaC8A3的存在，使熟料28d强度下降。据统计分析：熟料中每增加0.1%Na2O当量总数，28d强度将下降1MPa，故可初步判定熟料中碱含量高是28d抗压强度偏低的主要原因。

(2)配料方案不当：公司采用石灰石、黏土、硫酸渣三组分配料，因石灰石CaO偏低，石灰石配比基本保持在95%以上，时有100%配料情况出现，硅质原料无法配入，导致熟料硅酸率偏低，铝氧率偏高，造成液相量多且黏度偏大，熟料结粒偏大、35～40m处易长厚窑皮，加之碱、氯、硫等有害成分的富积，窑尾烟室结皮多，影响窑内通风，熟料质量下降。

(3)操作参数不适：窑内通风不良，头煤不完全燃烧，尾煤加不进去，分解炉温度偏高，液相提前出现，熟料包心、欠烧、立升重仅1 100～1 200gL。

2 质量控制措施

QC质量小组利用因果分析图，从原燃材料、生料配料、熟料煅烧控制等三个方面对影响熟料质量因素进行逐一分析，制定采用低品位石灰石生产熟料的质量控制措施。

(1)合理控制石灰石CaO，降低碱含量

公司石灰石矿山主要岩性为灰色石灰岩，呈水平层理分布、局部呈交错层理，剥离比为0.35：1，开采面1650以上平台主要分布有表层土、风化土夹石、泥灰岩、高镁石等，CaO 35%～42%，R2O 2.04%，1620～1650平台石灰石夹有不规则的泥灰岩，CaO含量在48%～50%，R2O 0.2%～0.5%；1620以下平台为黑色石灰岩CaO 41%～46%，R2O 0.4%～1.0%。通过对石灰石矿山普查，制定开采方案：对1650以上平台的表层土和泥灰岩进行剥离，利用1620～1650较好石灰石与底部黑色石灰石进行搭配开采。每天对矿山石灰石质量进行快速荧光检测CaO和R2O确定合理的搭配比例，确保进厂石灰石CaO＞46%，R2O≤0.4%。

(2)采用低碱高硅砂替代高碱黏土配料

降低碱含量，替代后黏土中的碱含量由3.5%下降至1.25%。

(3)提高进厂烟煤质量，提升烧成温度

将煤收到基热值由21109kJ/kg(5 050kcal/kg)提升至22154(5300kcal/kg)，灰分由28%下降至24%，煤灰中的Al2O3，由24.06%下降至20.50%，降低了煤灰掺入量，满足熟料配料要求，提升硅率；同时挥发分由21%提升至26%，加速煤的燃烧，提高燃烧效率，减少因煤不完全燃烧、煤灰在窑尾富积形成厚窑皮的几率。

(4)优化配料

1)考虑石灰石矿山资源的合理利用，进厂石灰石CaO≥46%，确保石灰石配比保持在90%左右，保证高硅砂的配入；

2)采用高硅酸率、低碱高硅土替代低硅酸率、高碱黏土配料，将熟料中的硅酸率由2.20提升至2.40， R2O≤0.7；提高硅酸盐矿物含量，降低液相量；

3)采用全硫2.0%的煤炭煅烧，适当提高熟料的硫碱比＞1.0。将熟料中的SO3由0.58%提升至0.80、S/R由0.63提升至1.29，通过增加适量的SO3使K2O+SO3生成可溶性K2SO4，Na2O+SO3生成可溶性Na2SO4以消减碱对28d强度的影响，同时提升熟料的早期强度。

(5)稳定生料成分

1)针对前期使用黏土经常堵料情况，通过改用高硅砂配料后，下料顺畅，确保配料方案的执行。

2)立磨停机时，回灰直接入窑，造成熟料KH随停机时间增加而降低、Al2O3、Fe2O3等随时间的增加而增加，熟料率值难控，尤其是在停磨3h后影响最大。故采取措施：在立磨停机前2h，将生料KH上调0.02，以确保熟料三率值在目标控制范围；缩短每次停磨时间，根据生料库位，将立磨停机时间控制在3h以内，确保窑尾收尘系统回灰均匀入窑，生料成分稳定；

(6)做好风、煤、料匹配，稳定热工制度

1)加大用风，高温风机转速由820mmin提升至840mmin，改善窑内通风；

2)平衡窑炉用风，将三次风阀开度由70%下调至60%，加大窑内通风，减少窑内还原气氛；

3)薄料快烧，稳定冷机料层厚度至800mm，提升二次风温至1 150～1 200℃；

4)适当减少头煤，头尾煤比例3.5：6.5.保证头煤的完全燃烧，同时增大旋流风、关小轴流风，适当缩短火焰，提高烧成温度，熟料立升重1 275±75g1L；

5)将燃烧器位置由(0，+20)调至中心0位，燃烧器往外拉，集中高温区煅烧；

6)分解炉出口温度由900℃下调至880℃控制，适当降低分解率，避免液相提前出现，长厚窑皮：

7)密切关注窑皮趋势，燃烧器每班行程在-20至-60间移动两次；每天观察并清理煤管头的结焦情况，确保火焰形状顺畅、有力；

8)加强窑尾烟室、缩口等关键部位结皮的清理，确保窑内通风，做到每班一清，由班长现场监督落实，确保清理质量。

通过一系列方案的实施，窑运行稳定，烧成温度上升、窑皮平整，熟料结粒均齐，质地致密有光泽，熟料中硅酸盐矿物由71.4%上升至74.8%，碱含量≤0.7%，28d强度也从原来的53MPa上升至57MPa。

3 结束语

(1)低品位石灰石配料，关键是对碱含量的控制将熟料中的碱含量控制在合理范围(≤0.7%)，同时在配料中加入适量的硫，能在改善熟料的28d强度的基础上提升熟料早期强度；

(2)低品位石灰石配料，通过高硅砂的替代、低灰分烟煤的使用(较低的煤灰掺入量)能弥补低品质石灰石在配料上硅酸率偏低的缺陷，尽可能增加硅酸盐矿物含量，降低液相量，有利于窑的安全运转，提升熟料的28d强度；

(3)采用高挥发分、高热值烟煤煅烧，能提升煤炭的燃烧效率，有利于对窑皮的控制和烧成温度的提高；

(4)低品位石灰石配料，液相量相对较高，燃烧器位置宜尽量靠外，火焰宜相对较短不宜过长，做到热力集中，风、煤、料匹配，确保熟料煅烧质量。

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作者：陈林红，余买菊，秦庆理

单位：云南宜良西南水泥有限公司；云南西南水泥有限公司