燃煤爐渣作原料在熟料生產(chǎn)中的應(yīng)用

近兩年商品煤價(jià)持續(xù)攀升，造成熟料生產(chǎn)成本逐步升高，《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB16780—2021）對(duì)熟料單位產(chǎn)品綜合能耗、電耗、煤耗提出了更高的要求。在此背景下，水泥企業(yè)嘗試各種途徑降低熟料綜合能耗、電耗、煤耗。我公司利用電廠燃煤爐渣作為鋁硅質(zhì)原料配料，改善了生料易燒性，降低了熟料煤耗，提高了熟料的質(zhì)量。

1、我公司窯線及原料情況我公司有一條12?000t/d生產(chǎn)線，公司周邊分布有眾多的鋁土礦，開采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)出品位較低的采礦廢渣（鋁土廢渣），我們使用鋁土廢渣作為鋁質(zhì)原料；硅質(zhì)原料使用公司自有砂巖礦的高硅紅色砂巖，SiO2在90.0%左右。上述兩種原料價(jià)格比較低廉。所以我公司的生料配料經(jīng)常是石灰石、硫酸渣、砂巖、鋁土廢渣、電石渣（脫硫）五組分配料，生料所用原料成分見表1。

2、使用鋁土廢渣和燃煤爐渣配料的情況對(duì)比電廠燃煤爐渣中有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、少量的Mg、S和未燃盡的碳等，其中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO是硅酸鹽熟料的主要化學(xué)組成部分。因此從化學(xué)成分上分析，可以用燃煤爐渣作為硅、鋁質(zhì)原料進(jìn)行配料。2021年以來(lái)，隨著水泥行業(yè)的持續(xù)低迷，造成電廠的粉煤灰、燃煤爐渣消耗減少，燃煤爐渣由原來(lái)的50~60元/t降低到15~30元/t。為了降低生料配料成本，2022年9月我公司開始使用燃煤爐渣替代鋁土廢渣作為鋁質(zhì)原料，并替代部分高硅砂巖進(jìn)行配料。2022年7~8月使用鋁土廢渣（A）和2022年9~10月使用燃煤爐渣配料（B）時(shí)物料配比及生料化學(xué)成分對(duì)比見表2。兩種配料方案，熟料化學(xué)成分及抗壓強(qiáng)度對(duì)比見表3，兩個(gè)時(shí)間段回轉(zhuǎn)窯部分工藝參數(shù)對(duì)比見表4。從表2~表4可以看出：（1）使用5.6%的燃煤爐渣替代了全部鋁土廢渣（2.5%）的同時(shí)，砂巖、硫酸渣、石灰石的配比分別降低了2.0%、0.8%和0.3%。（2）熟料化學(xué)成分、三率值變化不大的情況下，LOI降低0.1%，3d、28d抗壓強(qiáng)度分別提高1.3MPa、1.8MPa。（3）窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高18t/h，入窯分解率基本不變，二、三次風(fēng)溫分別提高50℃、30℃，分解爐出口溫度控制比原來(lái)低20℃，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低6.0kg/t。

3、原因分析為了驗(yàn)證生料的易燒性，在日常生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)出磨生料的易燒性進(jìn)行檢測(cè)。在2022年7~8月使用鋁土廢渣配料期間選取兩個(gè)生料（A1和A2）和2022年9~10月使用燃煤爐渣配料期間選取兩個(gè)生料（B1和B2），對(duì)其進(jìn)行易燒性試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果見表5。表5顯示：在使用鋁土廢渣配料期間的兩個(gè)生料樣品和使用燃煤爐渣配料期間的兩個(gè)樣品，在生料細(xì)度、化學(xué)成分及率值差異不大的情況下，在不同溫度煅燒后，燃煤爐渣配料的f-CaO含量均低于鋁土廢渣配料。在1?350℃、1?400℃、1?450℃的f-CaO分別低1.59%、0.97%、0.10%。3.1燃煤爐渣替代鋁土廢渣是生料易燒性提高的第一個(gè)原因DK型高鋁礬土的高溫?zé)Y(jié)劃分為三個(gè)階段，第一階段：一水硬鋁石和高嶺石的脫水、分解過(guò)程（450~1?200℃）。一水硬鋁石在這個(gè)階段脫水生成Al2O3（550℃）；高嶺石610℃脫去結(jié)構(gòu)水并在980℃左右生成一次莫來(lái)石和游離SiO2。第二階段：生成二次莫來(lái)石（1?200~1?400℃）。第一階段分解產(chǎn)生的Al2O3（假剛玉）和游離石英反應(yīng)生成二次莫來(lái)石。第三階段：重結(jié)晶燒結(jié)階段（1?400℃或1?500℃以上）。鋁礬土的燒結(jié)過(guò)程毫無(wú)疑問(wèn)也是個(gè)高耗能過(guò)程。燃煤爐渣的形成溫度在1?400℃左右，這部分鋁質(zhì)原料實(shí)際上是已完成了上述高耗能過(guò)程。燃煤爐渣全部替代鋁土廢渣后，生料易燒性得以提高。3.2燃煤爐渣替代部分高硅砂巖是生料易燒性提高的第二個(gè)原因爐渣屬于高溫?zé)撇⒋憷涞奈镔|(zhì)，本身含有一定的硅酸鹽礦物，在熟料燒制過(guò)程中有一定的晶種作用，具有較好易燒性。噴出巖的流紋巖、安山巖、玄武巖等巖類及工業(yè)廢渣為原料，燒成能耗也會(huì)較大降低。因?yàn)樗鼈冎械腟iO2已經(jīng)是活性玻璃體或過(guò)渡型礦物”我公司所用硅質(zhì)原料屬于沉積巖中的高硅質(zhì)砂巖，SiO2含量在90%左右，此類砂巖中的結(jié)晶SiO2占70%[4]，而原料中結(jié)晶SiO2越高，熟料越不易煅燒。我公司所用燃煤爐渣中的SiO2比鋁土廢渣中的SiO2高13%左右，高硅質(zhì)砂巖配比降低2.0%，是生料易燒性提高的又一重要原因。生料易燒性提高后，在分解爐溫度向下控制20℃左右的情況下，分解率保持基本不變，回轉(zhuǎn)窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高18t/h，熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低6.0kg/t。二、三次風(fēng)溫分別升高50℃、30℃左右，熟料LOI降低0.1%，說(shuō)明燒成帶溫度有明顯提高，燒成帶溫度提高后，熟料煅燒致密，3d、28d強(qiáng)度均有顯著提高。

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