表1不同国家水泥标准中对MgO的要求
1、生料中MgO的来源
我厂原料的化学组成见表2。由表可看出，生料中MgO的来源，主要是含MgO较高的石灰石。我国现行的《水泥原料矿床地质勘探规范》中规定：石灰石中MgO≤3.0%。我厂部分石灰石中的MgO含量已超出此标准，并且MgO波动大，熟料中MgO含量波动在2.6%～4.9%之间，从而给生产带来了一定困难。
表2石灰质、粘土和铁粉的化学组成
我厂MgO在石灰石中主要以白云石形式存在。
2、煅烧操作中出现的问题
许多预分解窑厂家的经验证明，熟料率值的选择，对熟料强度有重要的影响。我们结合本厂的原料，曾采用了熟料KH=0.88、n=2.5、P=1.5的配料方案，这种方案适应微量元素较小的原料。在没有使用高MgO石灰石之前，这一方案在生产中比较适应，熟料组成见表3。当使用高MgO石灰石后，熟料组成发生了变化，见表4。
熟料液相量增大，液相粘度降低。操作中窑皮明显增长，由正常煅烧时15～16m左右，增长到22m多，有时甚至长达30多米。浮窑皮厚度增加，最厚时达到600mm，严重影响了窑内通风。熟料结粒明显增大，粗细不均，窑内常出现大料块和结大蛋现象。致使窑内情况恶化，熟料的质量降低，常因大蛋和后圈而停窑，给窑的连续运转和稳定操作带来了很大困难。
表3使用低MgO石灰石时熟料组成
表4使用高MgO石灰石时熟料组成
3、生产中采取的措施
我厂预分解窑煅烧系统，采用了Φ3.2m×46m回转窑(斜度4.0%，转速0.6～3.01r/min)，低压损五级旋风预热器、TC—DD型分解炉、三风道煤粉燃烧器、富勒式篦冷机等主要设备。
在正常生产的状态下，入窑物料的分解率波动在82%～89%，偏下限较多。回转窑的转速控制2.5～2.8r/min，预分解窑具有窑头温度高、烧成带长、转速高、熟料结粒均细等特点，根据这些特点，针对MgO高的生料，我们采取了以下措施。
(1)严格控制生料，稳定MgO含量
为了使熟料中MgO含量达到厂内控指标(MgO＜4.6），必须控制生料中Mg≤2.6%。从原料石灰厂进厂严把质量关，分采点按镁高低分类储存。在厂灰厂破碎阶段，合理搭，配并按比例掺入10％左右的白垩土（因白垩土矿已枯，量不足）。另一方面因地制宜，把原储存库改造为布料小车预均化库，使配料用石灰石Mg的含量波动低，变化小。
（2）调整配料方案
许多预分解窑企业，普遍采用“高硅酸率、高铝氧率、中饱和比”的配料方案。率值的控制一般为KH=0.87～0.88，SM=2.5±0.1，IM=1.6±0.1，这一方案，多数能保证熟料中硅酸盐矿物的总量，并有较大的烧结范围。但由于MgO含量的增加，熟料在高温带的液相量相应增加，液相粘度降低，反而烧结范围变窄，易结大块。其作用可看作与Fe2O3相似。针对这种现象，适当调整了配料方案。即降低熟料中Fe2O3含量，同时适当降低Al2O3含量，提高SM和IM值。石灰饱和系数值也由过去的0.88提高到0.90～0.92，调整后熟料组成见表5。
表5调整配比后熟料组成
(3)稳定入窑物料分解率
我厂使用烟煤，属褐煤类。煤粉水分波动在3.5%～6.0%左右，加上喂煤系统设备计量不准，分解炉喂煤不够稳定，入窑物料分解率波动大。为解决这一难题，首先将原喂煤单管螺旋机由Φ180mm改为Φ250mm，由高转速变为低转速。同时改进了煤粉仓底部吹风管位置，使煤粉能稳定连续供应。我厂分解炉为DD炉，三次风为切向进入。为了提高煤粉燃烧速度，在三次风管上距入炉口1.8m处，增加了一个喷煤管，即喷煤管由原来两个改为三个。使新增喷煤管喂煤量占炉用煤量的30%。此管煤粉在三次风的预热下，燃烧快，起到了煤粉的预燃作用，稳定了炉温，有效地控制了入窑物料分解率，并稳定在84%～87%。减少了因MgO高而造成的结皮堵塞现象，同时避免了因入窑物料分解率过低引起的“慢窑”和“跑生”，抑制了厚窑皮的生长。
(4)加强操作，严格检查
使用高镁原料，C5及下料管常发生堵塞。我们在C5的下料管上，增加了吹堵装置，完善了测压三级报警系统，有效防范了故障，提高了大窑的运转率。
(5)控制烧成带长度
预分解窑的烧成带长度，通常为窑长的40%左右。它的长短反映了物料在高温带停留时间。由于高MgO的掺入，使物料从窑尾到烧成带的液相量相应增加，并降低了烧成带液相的粘度。烧成带增长，浮窑皮长度增加，且物料在窑内容易提前粘结成球，在烧成带形成大块，这种大块经过烧成带后，只是表面烧结，内部反应不完全，熟料结粒粗细不均，性脆、欠烧，fCaO高。在这种条件下煅烧，能促进MgO形成方镁石晶体，影响熟料质量。同时在冷却机中熟料冷却不够，二、三次风温低，冷却带相应延长，使窑系统操作困难。
因此，在操作中尽量加速窑头煤的燃烧，提高篦冷机物料厚度，提高二次风温，缩短烧成带和冷却带，使窑尾温度控制在1000～1050℃，具体方法如下：
(1)调节煤粉燃烧器内外用风
我厂回转窑使用三风道燃烧器。为了提高窑头温度，控制内风阀门开度100%，外风开度0～30%，加大一次风量。调节内风出口的间隙，使出口风速加大，增强煤粉与高温二次风的混合，从而确保煤粉快速燃烧，使火焰缩短，控制烧成带长度。
(2)调节煤粉燃烧器的合理位置
我厂回转窑用煤，挥发分较高，见表6。
表6煤粉的工业分析(%)
原煤综合水分高达10%～13%，而且煤粉水分含量高。这种煤容易在窑内形成低温长带煅烧。为此将喷煤管拉出来，调至-100～-300mm处，使煤粉喷出后，快速受到窑内高温辐射和二次风的对流传热，加速了煤粉燃烧，提高了火焰温度，进而使冷却带缩短。对于熟料急冷，提高二、三次风温都是有利的。为了防止窑皮增厚和拉长，在不损伤窑皮的前提下，适当抬高喷煤管，远离物料。
(3)加速熟料的冷却
熟料的急冷，可使熟料中C3S、β-C2S晶形稳定，产生更多的玻璃体，避免L(液相)+C3S→C3A+C2S的转熔反应，提高C3S含量。同时也可使方镁石晶体尺寸减小，提高MgO在液相中的溶解度，减小因方镁石对水泥安定性的影响。因此，在篦冷机操作时，应保持好篦冷机各室的压力，特别是一室的压力。根据一室篦下压力调节篦床速度，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。熟料得到急冷，压蒸安定性也有改善，见表7。
4、效果
通过上述措施的实施，实现了回转窑稳定操作，解决了窑内结球，结圈现象，提高了窑的运转率。不仅充分利用了我厂高镁原料资源，而且使熟料质量有一定提高(见表8)，为我厂创造了近百万元的经济效益。
表7措施调整前后熟料压蒸安定性对照表
注：表中fCaO、MgO数据为本厂检验结果;压蒸试验委托国家水泥质量中心检验。
表8采取措施前后熟料质量对照表
5、体会
通过使用高镁原料，我们认为：
(1)MgO对预分解窑的操作和对熟料质量的影响，是不能低估的;但生产中做好控制，使用高镁原料是可行的。
(2)MgO的作用可看作与Fe2O3相似，在配料中应降低Fe2O3含量，使SM、IM值提高。
(3)在回转窑操作中，应控制烧成带长度，适当降低窑尾温度，控制熟料结粒。
(4)加强熟料冷却，减少方镁石对水泥安定性的影响。
(5)在应用高镁原料时，采用高品质的烟煤是很必要的。
参考文献
1、袁本辉，韦池等.水泥工业法规及标准汇编.北京：中国标准出版社，1993，8
2、郭俊才.水泥及混凝土技术进展.北京：中国建材工业出版社，1993，6
3、王善拔，陈袁魁.预分解窑的配料方案及微组分对熟料质量的影响.水泥，1995，(7)
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