一、低煤耗快燒法的形成和意義
低煤耗煅燒泛指采用盡可能低的煤耗燒成水泥熟料。立窯上是指標準煤耗低于120kg/t(最低可達100~90kg/t以下);熟料單位截面積產(chǎn)量≥1800kg/m2?h的水平。低煤耗煅燒的想法始于1976年立窯用8370kJ/kg的石煤作燃料,以115kg/t煤耗(熱工測定為3348kJ/kg)燒成水泥熟料。當時用石煤代替全部粘土,石煤灰熔點(<1350℃)比粘土熔點(1400~1560℃)低,煤中含硫化鐵和煤灰中V、B等微量元素的礦化能力形成易燒物料,料球粒徑<8mm(當時指等球徑料球)和每班出料從6~8次增加到9~12次形成模擬機立窯煅燒。這是早期的低煤耗快燒實踐。
1990年浙江諸暨用尾礦和低鈣石配料、全黑生料小料球煅燒獲得優(yōu)質高產(chǎn)低煤耗的效果,提出低煤耗快燒。這是符合優(yōu)質熟料快速形成規(guī)律的燒法,它可以將易燒料用快燒的方法獲得較好的技術和經(jīng)濟效益。
在研究實施新標準達標中的問題和對策時,低煤耗快燒正是解決達標問題的適用技術。
二、低煤耗快燒的方法
在少投資、基本不動設備的前提下,實施低煤耗快燒有3個重點。
1、調整原料結構
(1)基本觀念
傳統(tǒng)原料(高鈣石灰石、粘土)具有高分解點、高熔點、高粘度、低潛能等特點,因此是高能耗料。
針對這種高能耗開發(fā)的礦化劑技術,例如硫(S)型礦化劑石膏(CaSO4)、重晶石(BaSO4),主要用來降低石灰石分解溫度;氟(F)型CaF2、KF、NaF等主要用來對付粘土中惰性的SiO2,以提高溶解度和降低粘度;鋇(Ba)型礦化劑促進熟料礦物改性。但這些礦化劑由于自身性質所限,不能大劑量摻入,因而效果有限;氟類礦化劑還會對空氣造成污染。此外,這些礦化劑由于產(chǎn)量少、價格較貴,使得成本增加,并且對旋窯的長期安全運轉還會有影響。
傳統(tǒng)原料不僅易燒性差,易磨性也較差。從地質學觀點看應對傳統(tǒng)原料進行如下改進:
①用低鈣石灰石代替高品位石灰石;
②用工業(yè)渣代替粘土;
③以廢渣化代替礦化劑。
調整原料結構就是要從高分解點、高熔點、高粘度、低潛能的高能耗傳統(tǒng)原料轉化為低分解點、低熔點、低粘度、高潛能的低能耗傳統(tǒng)原料、轉化為低分解點、低熔點、低粘度、高潛能的低能耗料。
燒水泥抓兩個要點:硅活性,共熔點。
方向:尋找新原料,應用活性硅。用工業(yè)渣代土,從利廢轉化為環(huán)保。
粘土巖礦化的巖礦是指無資源價值的巖石如輝綠巖、變質片巖、高鈣矽卡巖和不能利用的低品位礦石及采礦圍巖(如煤矸石)。尾礦實際上也是一種巖礦,其熔點低,礦物組成復雜,有地質物理化學潛能,具有促熔、促燃和熱激發(fā)作用,又有燒水泥所需的化學成分,可以代鈣、代鐵、代土(硅鋁)。巖礦不僅是燒水泥的新型原料,有些還是很好的混合材料,如玄武巖、沸石巖、酸性巖漿噴出巖等。
低煤耗快燒主要是利用未經(jīng)過煅燒的巖礦,如尾礦、煤矸石等。經(jīng)過煅燒的工業(yè)廢渣如沸騰爐燒煤矸石、增鈣液態(tài)渣、粉煤灰等含炭量低于3%的則以作混合材為宜。
(2)配煤的重要性
對于不同原料,配煤過多和不足都會影響產(chǎn)質量。對難燒料配煤不宜過少,易燒料配煤則不宜過多。據(jù)計算,降低配煤可以提高硅酸鹽礦物含量。因此,配煤是配方的關鍵之一。
分析計算結果:在保持KH相同時,減煤后C3S+C2S含量提高;減鐵、提高KH,C3S+C2S
含量進一步提高。這種辦法可稱為就料論方,即利用現(xiàn)有原料調整配方提高強度。這里的配煤只考慮了管理水平的提高,采用130kg/t.cl。在有條件的地方,應該研究更主動的就方論料,根據(jù)應用需要的配方(例如要早強,選三高率值方案)去選用適用、易燒的原料,特別是工業(yè)廢渣。對于立窯,因為可以利用全黑生料配料,具有成分正確(能燒高KH料)、高溫煅燒(實測可達1500~1600℃以上,高溫下液相量大、黏度低,不怕鐵低)、快速燒成、適于利廢的煅燒特點。從而取得節(jié)煤、利廢、提高質量的綜合效益。由于立窯適于燒難燒且耐燒的高KH料,因而可以提高CaO含量,保證有重金屬物料時仍可保持高強度。
當前大多數(shù)立窯廠的通病是冷卻不理想,而配煤適當可以保證快冷、提高強度,快燒是低煤耗料相應的燒法。因此,節(jié)煤不僅是為了達到降低成本和減少二氧化碳排放的目的,而且是實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)的方法。