一、低煤耗快烧法的形成和意义
低煤耗煅烧泛指采用尽可能低的煤耗烧成水泥熟料。立窑上是指标准煤耗低于120kg/t(最低可达100~90kg/t以下);熟料单位截面积产量≥1800kg/m2?h的水平。低煤耗煅烧的想法始于1976年立窑用8370kJ/kg的石煤作燃料,以115kg/t煤耗(热工测定为3348kJ/kg)烧成水泥熟料。当时用石煤代替全部粘土,石煤灰熔点(<1350℃)比粘土熔点(1400~1560℃)低,煤中含硫化铁和煤灰中V、B等微量元素的矿化能力形成易烧物料,料球粒径<8mm(当时指等球径料球)和每班出料从6~8次增加到9~12次形成模拟机立窑煅烧。这是早期的低煤耗快烧实践。
1990年浙江诸暨用尾矿和低钙石配料、全黑生料小料球煅烧获得优质高产低煤耗的效果,提出低煤耗快烧。这是符合优质熟料快速形成规律的烧法,它可以将易烧料用快烧的方法获得较好的技术和经济效益。
在研究实施新标准达标中的问题和对策时,低煤耗快烧正是解决达标问题的适用技术。
二、低煤耗快烧的方法
在少投资、基本不动设备的前提下,实施低煤耗快烧有3个重点。
1、调整原料结构
(1)基本观念
传统原料(高钙石灰石、粘土)具有高分解点、高熔点、高粘度、低潜能等特点,因此是高能耗料。
针对这种高能耗开发的矿化剂技术,例如硫(S)型矿化剂石膏(CaSO4)、重晶石(BaSO4),主要用来降低石灰石分解温度;氟(F)型CaF2、KF、NaF等主要用来对付粘土中惰性的SiO2,以提高溶解度和降低粘度;钡(Ba)型矿化剂促进熟料矿物改性。但这些矿化剂由于自身性质所限,不能大剂量掺入,因而效果有限;氟类矿化剂还会对空气造成污染。此外,这些矿化剂由于产量少、价格较贵,使得成本增加,并且对旋窑的长期安全运转还会有影响。
传统原料不仅易烧性差,易磨性也较差。从地质学观点看应对传统原料进行如下改进:
①用低钙石灰石代替高品位石灰石;
②用工业渣代替粘土;
③以废渣化代替矿化剂。
调整原料结构就是要从高分解点、高熔点、高粘度、低潜能的高能耗传统原料转化为低分解点、低熔点、低粘度、高潜能的低能耗传统原料、转化为低分解点、低熔点、低粘度、高潜能的低能耗料。
烧水泥抓两个要点:硅活性,共熔点。
方向:寻找新原料,应用活性硅。用工业渣代土,从利废转化为环保。
粘土岩矿化的岩矿是指无资源价值的岩石如辉绿岩、变质片岩、高钙矽卡岩和不能利用的低品位矿石及采矿围岩(如煤矸石)。尾矿实际上也是一种岩矿,其熔点低,矿物组成复杂,有地质物理化学潜能,具有促熔、促燃和热激发作用,又有烧水泥所需的化学成分,可以代钙、代铁、代土(硅铝)。岩矿不仅是烧水泥的新型原料,有些还是很好的混合材料,如玄武岩、沸石岩、酸性岩浆喷出岩等。
低煤耗快烧主要是利用未经过煅烧的岩矿,如尾矿、煤矸石等。经过煅烧的工业废渣如沸腾炉烧煤矸石、增钙液态渣、粉煤灰等含炭量低于3%的则以作混合材为宜。
(2)配煤的重要性
对于不同原料,配煤过多和不足都会影响产质量。对难烧料配煤不宜过少,易烧料配煤则不宜过多。据计算,降低配煤可以提高硅酸盐矿物含量。因此,配煤是配方的关键之一。
分析计算结果:在保持KH相同时,减煤后C3S+C2S含量提高;减铁、提高KH,C3S+C2S
含量进一步提高。这种办法可称为就料论方,即利用现有原料调整配方提高强度。这里的配煤只考虑了管理水平的提高,采用130kg/t.cl。在有条件的地方,应该研究更主动的就方论料,根据应用需要的配方(例如要早强,选三高率值方案)去选用适用、易烧的原料,特别是工业废渣。对于立窑,因为可以利用全黑生料配料,具有成分正确(能烧高KH料)、高温煅烧(实测可达1500~1600℃以上,高温下液相量大、黏度低,不怕铁低)、快速烧成、适于利废的煅烧特点。从而取得节煤、利废、提高质量的综合效益。由于立窑适于烧难烧且耐烧的高KH料,因而可以提高CaO含量,保证有重金属物料时仍可保持高强度。
当前大多数立窑厂的通病是冷却不理想,而配煤适当可以保证快冷、提高强度,快烧是低煤耗料相应的烧法。因此,节煤不仅是为了达到降低成本和减少二氧化碳排放的目的,而且是实现优质高产的方法。