摘 要：通过对高镁石灰石进行生料配料调整及5000t/d熟料生产线工艺调整，改善回转窑运行状况，解决预热器频繁堵塞，出窑熟料f-CaO超标的问题，部分解决了矿山高镁石灰石应用难、排废量大的问题。提高矿山资源利用率，取得了一定的经济效益和社会效益。

关键词：高镁石灰石；游离氧化钙；预热器；熟料强度

0 引言

MgO作为熟料中的有害成分，应严格控制其在熟料中的含量，但实际生产中受矿山石灰石品质限制，从资源综合利用、生态环境要求及公司的经济效益和社会效益出发，要在满足质量要求的条件下，尽可能多利用高镁石灰石作为熟料煅烧的主要原料。

我公司5000t/d熟料生产线于2012年投产，石灰石矿山矿层结构复杂、断层较多石灰石质量波动大，主要表现为CaO、MgO含量不稳定，自开始生产即搭配使用高镁石灰石，为解决高镁石灰石带来的熟料煅烧困难，我司从矿山质量管理、生料配料、工艺技术调整等方面进行了多种尝试，并采取积极有效的措施，取得了一定的效果。

01 高镁石灰石应用情况

原材料化学分析见表1，熟料质量见表2和表3。

表3 调整前熟料物理性能

在实际生产过程中，随着MgO含量的升高，出窑熟料结粒明显增大，而且大小不均匀，飞砂严重，黄块较多；大粒熟料外观颜色发黑，但破碎后多数黄心，结构疏松，f-CaO严重超标，升重值大幅度下降，熟料质量明显降低。同时工艺上表现为窑内通风不畅，还原气氛明显，窑内结圈严重，窑况明显恶化，窑内热工制度很不稳定，预热器结皮严重，多次出现预热器堵塞造成停窑，给窑稳定操作带来了很大困难，熟料产量大幅度降低，熟料质量受到严重影响，熟料MgO含量从3.2%提高到4.7%，3d抗压 强度下降2MPa，28d抗压强度下降3MPa。

02 MgO对熟料烧成和质量影响原因分析

在生产实践的过程中，我们总结了熟料MgO含量对熟料煅烧和质量的影响。

如果熟料MgO含量偏高（＜3.0%），熟料煅烧时，可 降低液相出现的温度并增加液相量，降低液相的表面张力，从而促进C2S对CaO的吸收，有利于煅烧。

如果熟料MgO含量较高（3.0%～4.0%），液相表面张力大幅度下降，煅烧温度要比正常温度低，液相提前出现，煅烧范围要比正常窄，不利于f-CaO的吸收和晶体发育。表现在熟料外观结粒不均，飞砂严重。同时，在煅烧方面表现为易烧性好，但烧结范围变窄，操作难度大。

如果熟料MgO含量过高（＞4.0%），熟料出现结球严重，冷却破碎之后的熟料大多数为黄块，烧失量明显升高，窑内频繁结圈，窑头飞砂严重，预热器结皮严重，经常堵塞。查阅相关资料得知，MgO含量＞4.0%～4.2%时，熟料液相黏度增加，使阿利特结晶困难，从而使结粒变大，窑内极易结圈、结蛋。

综上分析，我公司熟料强度偏低的根本原因是出窑熟料MgO含量偏高，而配料方案和煅烧操作又没有及时或有效地作出适应性的调整，从而导致不正常窑况的出现，造成f-CaO超标严重，最终导致熟料强度的降低。

03 采取措施

3.1 控制石灰石中MgO含量

为了使熟料中MgO含量达到公司内控指标＜4.0%，必须控制石灰石中MgO含量＜3%。从石灰石进厂质量把关开始严格控制，分矿点搭配到位。同时强化石灰石均化效果，严格控制石灰石堆棚布料层数在400层以上，以改善和稳定生料质量，为稳定操作和熟料质量创造条件。

3.2 调整配料方案

原配料方案熟料三率值控制指标为：KH=0.90±0.02， SM=2.5±0.1，IM=1.5±0.1。

当熟料MgO含量在3.0%～4.0%时，选用三高配料方案，将熟料KH提高到0.91±0.02，SM提高到2.6±0.1，IM 提高到1.5±0.1。在此种情况下，随着MgO含量的提高，适当降低生料Fe2O3指标，以增加液相黏度和烧结范围，改善熟料质量和操作的适应性。

熟料MgO含量＞4.0%时，熟料率值控制为KH=0.91±0.02，SM=2.7±0.1，IM=1.4±0.1，进一步提高硅酸率，控制液相量，增加Fe2O3的含量，降低铝率，以降低液相黏度，避免窑内结圈、结蛋，控制飞砂料。

3.3 优化操作参数

3.3.1 降低并稳定分解炉出口、窑尾和C5级温度

液相过早出现，易形成黏性物料，在预热器、窑尾烟道、C₅级及下料管道等处极易结皮引起堵塞，针对这些情况，应该严格控制分解炉出口、窑尾、C₅级以及C₁级出口温度。调整前分解炉出口温度一般控制在880℃左右，调整后控制在850～880℃，将窑尾温度由原来的 1050～1100℃降低至l000～1050℃，避免液相过早出现，减少结皮堵塞情况的发生，同时也减轻了窑内结长厚窑皮、结圈。我们在预热器各级下料管位置，设置了音频清堵装置，及时有效地处理了故障，提高了窑的运转率。

3.3.2 降低并稳定入窑分解率

控制入窑物料表观分解率在90％～92％左右，最高 不超过95％。在生产实践中，常出现因为入窑物料分解率过高达96％，熟料升重降低，质量下降。分析认为，由于分解率过高，也就是生料预烧较好，使液相提前出现，碳酸盐分解过程在预热器内基本全部进行完毕，熟料结粒过早成球过大，欠烧料、生烧料过多，固相反应带相应拉长，使化学反应产物活性降低，从而导致熟料升重降低， 熟料实物质量下降。

3.3.3 加强篦冷机操作

熟料急冷，可使熟料中阿利特、贝利特尤其β型C₂S 晶形稳定，并使液相来不及结晶而形成更多的玻璃体，避免L（液相）+C₃S→C₃A+C₂S的转熔反应；同时也可使方镁石晶体尺寸减小，提高方镁石水化产生应力的分散度，减小因方镁石水化对熟料强度的影响。因此，在篦冷机操作过程中，应保持好篦冷机各室合理的压力，特别是一室的压力，调节掌握好篦床速度，并保持一、二室风机用全风，使通过高温料层的风量稳定而充分，确保冷却效果。

3.3.4 调节煤粉燃烧器内外用风控制烧成带长度

烧成带长，物料在窑内更易提前黏结成球，窑况不稳定时甚至形成大球、大块，熟料结粒不均，f-CaO高，升重低。生产过程中，根据我公司实际情况控制好一次风量，调节好煤粉燃烧器内外用风比例（不同的燃烧器、煤质和热工制度是不同的），从而确保煤粉快速燃烧，使火焰缩短，控制烧成带长度。同时控制二次风温 不低于1100℃，适当提高窑速，缩短物料在窑内停留时间，以降低物料填充率提高窑内通风效率，达到薄料快烧的目的。

04 效果

（1）随着上述针对性措施的调整到位，出窑熟料外观质量明显改善，熟料结粒细小均齐，粉粒少，黄块少，升重提高近100g/L，质地坚硬，f-CaO下降1%左右，可以判断熟料实物质量明显提高。熟料3d、28d抗压强度明显提高，3d抗压强度平均达32.3MPa，较调整前提高2.0MPa；28d抗压强度平均达55.2MPa，较调整前提高3MPa。调整后的熟料化学分析及物理性能见表4及表5。

表5 调整后熟料物理性能

（2）通过采取上述配料方案和工艺操作措施，实现回转窑稳定操作，解决预热器频繁堵塞、黄心料严重现象，提高窑的运转率，消化部分高氧化镁石灰石矿产资源，而且使熟料质量稳定提高，取得较好的经济和社会效益。

05 应用体会

（1）MgO过高对熟料产质量的影响巨大，每上升1％ 的MgO，熟料28d抗压强度降低约2MPa。但只要对配料方案和工艺操作及时作出适应性的调整，是完全可以改善的。

（2）不能在MgO升高过程中一味地降低Fe₂O₃。

（3）在使用高镁原料时，必须采用高品质烟煤，否则将更加恶化窑情。

（4）在回转窑操作中，应控制烧成带长度，适当降低窑尾、分解炉出口温度等工艺参数，适当提高窑速，保证二次风温，实现薄料快烧，控制熟料结粒，实现急冷煅烧。

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作者：聂志
单位：巴彦淖尔中联水泥有限公司