提高熟料后期强度的方法

熟料强度尤其是熟料后期强度的提高是每个水泥厂面临的主要问题，其重要性对水泥厂来讲毋庸置疑，同时，熟料强度的提高又是一个系统性的问题，原燃料、窑的煅烧状况等都与之息息相关。本文结合工厂生产的实际情况，对如何提高和稳定熟料的后期强度做一简单分析，仅供同行参考。

1 从熟料矿物强度发展理论角度谈熟料强度

首先，熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人造岩石。根据单矿物强度发展理论，C3S是对熟料强度贡献最大的矿物，合理提高C3S的含量，熟料的早期和后期强度都应该得到提高，C2S的水化速率最慢，强度的增长速率相对较慢，对熟料3天和28天的强度贡献相对不大。

从以上熟料单矿物强度发展理论可以看出，要提高熟料的28天强度，合理的C3S至关重要，要保障其合理的形成必须提供以下条件：

1.1 合理的配料方案

从多数水泥厂的配料方案看差别很大，“三高”配料、“两高一中”配料、“一中一高一低”配料等，方案较多，但是对熟料强度的影响相对不大，这些配料方案执行大多都能烧出28天强度在55MPa以上的熟料。

分析一些水泥厂的配料方案可以总结出配料方案的关键在于适合本地的原材料条件，保障窑的顺利煅烧。有的公司饱和比在0.92都可以烧出强度很高的熟料。其实，配料方案的关键是能不能得到很好的执行，如果实际的率值波动很大，再好的配料方案也烧不出好的熟料的。总结一句话：配料方案必须为窑的煅烧服务，好的窑况是烧出高强熟料的前提条件。

1.2 熟料指标的控制

1.2.1 游离钙的控制

游离钙的最佳控制值就是控制在0.5%～1.5%之间，低于0.5%，对熟料的强度和煤耗有一定不利影响，高于1.5%，表明配料方案或者水泥窑的煅烧制度存在问题，应该及时调整。

1.2.2 立升重的控制

立升重是反映熟料物理性的一个重要指标，熟料升重的控制再加上对熟料外观的监控可以收到很好的控制效果，熟料立升重一方面反映了熟料的质量状况，另一方面反映窑内的气氛，对配料和操作的调整起到了很好的指导作用。建议工厂建立对熟料立升重的监控和熟料外观的监控制度。

2 对窑内通风的重视

良好的窑内通风是保障熟料煅烧的重要条件，熟料烧成的温度在1450度左右，也就是窑头看火时要看到白色的火焰，较高的煅烧温度使熟料矿物晶体结构更加合理，更有利于C2S对氧化钙的吸收，再好的生料如果窑温度低也同样很难形成C3S，此点很重要却往往被忽视。保障好窑内的通风主要做到以下几点：

（1）对窑尾烟室和分解炉缩口制定严格的清理制度。缩口处是制约窑系统通风的关键，同时又是结皮的主要部位，清理到位与否显得更重要，这对工艺管理提出了更高的要求。

（2）在检修期间要对烟室、缩口等关键部位的尺寸进一步测量，如果发生浇注料脱落等状况要及时修补，为生产的良性循环打下基础。

（3）合理控制窑内窑皮的分布。完整规则的窑皮分布是回转窑烧出优质熟料的关键所在，良好的窑皮分布，一方面可以保障物料在窑内合理的停留时间，另外还可以保障煤粉的充分燃烧，保障熟料中CSD的良好发育，因此，在生产中对于异常的窑皮要积极采取措施加以消除，在异常窑皮的形成初期要给予高度的关注，争取把其消除在萌芽状态，不然对窑内的通风会造成很大的影响，严重时停窑处理，同时，良好正常的窑皮分布也是一个公司综合管理水平的体现。

（4）窑炉风量的平衡要引起重视。窑炉风量的均衡在实际工艺管理过程中不可忽视，一般窑内通风适当大一点比较好，窑内通风充分，窑内煅烧温度高，可以有效避免一些工艺故障的发生。窑炉用风的调整要根据窑内窑皮的状况及时调整，保障窑炉用风平衡。另外要注意三次风阀门的磨损情况，磨损大了会造成三次风量大，窑内产生还原气氛，同样，三次风管内积料多会造成分解炉内风量不足，会影响物料的分解效率。

3 加强对燃烧器调整管理

现代水泥企业对窑用燃烧器的使用有了更高的认识，燃烧器的发展比较迅速。对于一个水泥企业来说，燃料器没有好坏之分，适应、好用就是硬道理。如何使用好调整是关键。燃烧器存在问题，熟料的强度影响更大。

对燃烧器在窑内空间位置的建议。对燃烧器在回转窑内的空间位置许多水泥企业存在自己的看法。窑头燃烧器的主要任务是保障煤粉的充分燃烧，为熟料的煅烧提供条件。燃烧的主要条件是氧气，其实燃烧器从单筒到现在的四通道就是在为燃烧提供充足的氧气，中心点是最好的燃烧空间。中心点相对讲燃烧空间大，粉尘浓度低，对火焰的干扰小，使火焰更加顺畅。大多数窑工艺人员有这样的感受，当燃烧器在第四象限时，窑的负荷容易升高，但是窑皮反而脱落频繁，这说明窑头煤粉的燃烧受到了干扰，影响到了火焰的稳定。

因此，建议在窑系统正常的条件下燃烧器的空间位置放在中心点。

此外，燃烧器在窑内里外的位置一个班移动一次，一方面能控制结皮，另一方面可以减少耐火砖的消耗。

要特别关注煤粉的品位发生改变时对燃烧器的合理调整，做到同步调整，保障火焰的合理，煤粉燃烧的充分。

燃烧器调整的原则是专人调整，每调必记，勤调微调。

我公司二线回转窑在9月份期间烧成带14米至18米处窑皮较厚，从通体扫描仪上观察最低点的温度在70度左右，当时窑况不稳定，窑内通风受到很大限制，窑内经常出球，通过调整配料、调整燃烧器等措施效果一直不理想，窑内经常出现直径在1米左右的大球，使生产处于被动局面，从火焰上观察火焰形状不规则，火焰发散，当时判断燃烧器存在问题，造成窑内煤粉燃烧不充分，有大量燃烧不充分的煤粉沉降到窑烧成带末端，造成14米至18米处窑皮厚，从操作上很难处理掉，熟料强度在51MPa左右徘徊。

窑停机检查发现，燃烧器煤风管道变形严重，干扰火焰的正常形状造成火焰异常。调整后再次投料生产，厚窑皮逐渐脱落，窑况恢复正常，熟料强度提高至55MPa以上。由此可见燃烧器对窑内煅烧的重要性，燃烧器出现问题，对熟料强度影响更大。

4 对原燃料质量的控制

原燃料中的有害成分要控制在合理的范围内，尽量减少有害元素的掺入，这些元素理论上可以降低熟料的最低共熔温度，但是对矿物的水化速度、窑况等影响很大，同样会对熟料强度造成影响。

所有的原燃料的批次一定要有充足的量，只有量才能保障稳定，才能进行合理的均化。

要对石灰石中的结晶硅和硅质校正原料中的结晶硅加以控制，它们对生料的易烧性影响很大，控制其含量，对提高熟料的强度有很大的作用。

原燃料的均衡稳定是熟料强度提高的前提。

5 注重热工标定和岩相分析对熟料煅烧的指导作用

虽然热工标定和岩相分析需要一定的投入，但是对稳定生产有很好的指导作用。在生产过程中，我公司根据生产的实际情况对窑进行热工标定和岩相分析，及时调整，对提高熟料强度起到了很好的作用。

我公司在生产过程中注重与相关大学和设计部门的业务联系，定期对窑系统热工标定和做熟料的岩相分析，及时根据结果对系统进行技术改造和参数调整，稳定了窑系统的热工制度，对提高熟料强度起到了积极的作用。

6 重视主要热工设备的维护及检修

窑系统主要的容易影响窑系统的热工设备要重点监护，及时检修，否则熟料的冷却不能保障，强度影响很大。

（1）对篦冷机风机和篦板的重视。篦冷机是保障熟料急冷的核心设备，保障风机的正常运行和篦板的良好工作状态是前提。特别是极冷区篦板篦缝的通风。

（2）对罗茨风机的重视。罗茨风机要按照设计功率不得随意更换，主要对罗茨风机负荷的监视，保障负荷的稳定，反映了窑内煤粉的均匀输送状况。

7 氧化镁对熟料强度的影响

关于氧化镁对熟料强度的影响各个企业的意见不能统一，问题的关键在于氧化镁对窑况的影响如何。有的企业的统计结果是熟料强度因氧化镁含量的增加导致熟料强度下降，在这里必须分析的是氧化镁含量的增加是否影响到了窑内热工制度，熟料的强度肯定受到影响，如果氧化镁含量高了但是窑内热工制度稳定，熟料的强度不会受到影响。氧化镁煅烧后形成可以固溶在玻璃相中，资料研究证明大约固溶量在2.0%左右，它受到冷却条件的影响很大，在煅烧高镁料时，一定确保熟料的冷却，把更多的熟料中的氧化镁以细小晶体或者玻璃体的形式存在，把氧化镁的影响降至最低。

多余的氧化镁形成方镁石，一般生料中由于氧化镁含量高，造成煅烧温度降低，物料的最低共熔点降低，同时液相的性质发生变化，液相量增加，在煅烧上只能减少喂煤量，这样会造成煅烧温度降低，热动力不足，熟料中的C3S形成相对困难，熟料的强度会受到影响。

有些企业在煅烧高镁料时，采用降低铁含量的方法，来提高料子的耐火性，可以保持熟料的强度相对稳定。但是最高含量一般控制在4%以下，再高对熟料的影响很难消除。

8 生料细度对熟料强度的影响

生料细度对熟料强度的影响与物料的化学组成、回转窑的煅烧状况等存在着诸多关系，有时就淡化了生料细度对熟料强度的影响。

合理的生料颗粒分布为生料的固相反应提供了良好的条件，有利于除CS以外矿物的形成，也就是为三钙的形成提供了条件。当然新型干法回转窑对物料的适应性进一步增强，各个厂家可以根据本企业的实际情况摸索出适合本企业的细度控制指标。

9 原煤对熟料强度的影响

原煤目前成为水泥行业发展的关键，原煤品位如何影响强度，许多企业都在运用统计等手段在分析其中的规律。原煤首先必须提供足够的热量，再次是在回转窑内充分燃烧，这与公司的工艺管理和设备特别是燃烧器的使用等有着很密切的关系，事实上只要满足以上两个条件原煤就会对熟料的强度产生很大的影响，但是企业往往差别很大，这就造成原煤对熟料强度影响很大。

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作者：张振旺（山东德州中联大坝水泥有限公司）

来源：《中国水泥工业生产精细化管理优秀案例》（2010版）

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