我公司2號線為Φ3.2m×46m1000t/d RSP型窯外分解熟料生產(chǎn)線。2001年下半年以來一直存在窯內(nèi)結(jié)蛋問題，導(dǎo)致fCaO合格率徘徊在30%～50%之間，嚴(yán)重影響了熟料質(zhì)量。為此，我公司采取優(yōu)化操作參數(shù)和降低煤粉細(xì)度等措施，但并沒收到理想效果。2002年2月改用易磨砂巖配料后取得了較好效果，不僅熟料月產(chǎn)量突破3萬t，而且熟料質(zhì)量穩(wěn)步上升。至2002年6月熟料fCaO合格率達(dá)到80%以上，3d抗壓強(qiáng)度最高達(dá)到30MPa，月產(chǎn)量達(dá)30137t，窯內(nèi)結(jié)蛋現(xiàn)象明顯減少。

1　結(jié)蛋原因分析

　　結(jié)蛋期間曾多次對大蛋樣品進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其中除SO₃有時稍偏高在1.0%左右外，熟料率值波動基本無規(guī)律可言，見表1。

表1 結(jié)蛋期間熟料與大蛋化學(xué)分析及率值

日期	樣品	化學(xué)成分/%							率值
		SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	fCaO	KH	KH－	n	P
10－20	熟料	23.32	5.27	3.05	65.56	1.83	0.74	1.96	0.855	0.825	2.80	1.73
	大蛋	22.08	5.34	3.73	63.50	2.05	0.80	4.25	0.863	0.794	2.43	1.43
10－26	熟料	22.42	5.48	3.05	66.35	1.94	0.70	2.96	0.896	0.849	2.63	1.80
	大蛋	24.00	4.69	3.28	65.96	1.86	0.66	5.02	0.849	0.775	3.01	1.43
11－27	熟料	23.21	5.27	3.62	63.97	1.80	0.96	2.00	0.831	0.800	2.61	1.45
	大蛋	24.56	4.76	4.29	61.98	1.68	1.06	3.89	0.765	0.709	2.71	1.11
12－18	熟料	22.64	5.20	3.16	65.08	1.65	0.89	1.55	0.874	0.849	2.71	1.65
	大蛋	22.64	4.76	3.84	64.92	1.60	0.96	4.52	0.879	0.808	3.06	1.23

　　我公司石灰石、硫酸渣、粉煤灰及煤來源單一穩(wěn)定，其化學(xué)成分見表2。為了找到結(jié)蛋的原因，我們將結(jié)蛋期間的原燃料及生料委托省水泥質(zhì)檢站和國家水泥質(zhì)檢中心，進(jìn)行了K、Na、S、Cl含量的測定，測定結(jié)果見表3。

表2 原燃料化學(xué)成分 %

原燃料	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO
石灰石	3.88	0.65	0.28	51.67	2.12
砂巖	67.08	13.16	6.10	1.90	2.28
硫酸渣	25.38	1.27	51.37	5.26	1.98
粉煤灰	55.42	23.67	10.40	3.49	1.11
煤灰	55.87	23.67	11.30	2.22	2.05

表3 原燃料有害成分的測定 %

原燃料	K2O	Na2O	SO3	Cl－
石灰石	0.12	0.04	0.06
砂巖	0.67	0.30	0.08
硫酸渣	0.87	0.41	2.14
粉煤灰	0.85	0.28	0.46
原煤	0.22	0.11	全硫0.62
生料	0.43	0.10	0.48	0.007

　　由表3可見，原燃料中有害成分基本在控制范圍，不是引起結(jié)蛋的原因。那么是不是跑煤或原料不穩(wěn)定導(dǎo)致的呢？我廠原煤來源比較穩(wěn)定，質(zhì)量較好，灰分在22.64%左右，揮發(fā)分在27.86%左右，無論從現(xiàn)場觀察還是生產(chǎn)數(shù)據(jù)均表明這不是一個主要原因；另外一個影響因素就是生料成分，但結(jié)蛋前后生料3率值合格率一直都在50%～60%之間，而以前未出現(xiàn)結(jié)蛋現(xiàn)象。在結(jié)蛋期間，我們試圖通過調(diào)整生料率值和生料煤粉的細(xì)度來降低結(jié)蛋的次數(shù)，但效果不明顯。值得一提的是結(jié)蛋期間降低系統(tǒng)溫度，結(jié)蛋有所好轉(zhuǎn)，但熟料fCaO較高，甚至跑黃料，為了杜絕黃料的產(chǎn)生，我們把熟料飽和比由控制0.88±0.02調(diào)整為0.86±0.02，結(jié)果料子明顯偏軟，預(yù)熱器結(jié)皮堵塞，窯內(nèi)長厚窯皮，通風(fēng)不良，直接影響了熟料的質(zhì)量。為此，我們進(jìn)行了生料200μm篩孔篩余物化學(xué)成分的測定，測定結(jié)果見表4。

表4 改進(jìn)前后生料200μm篩孔余物化學(xué)成分 %

時間	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO
2001－08～12	36.81	2.31	1.47	30.12	1.62
2002－02～06	19.66	1.30	1.13	41.43	1.80

　　從表4可看出，結(jié)蛋較頻繁的8～12月生料200μm篩孔篩余物中SiO₂含量明顯升高。
　　

從大蛋外觀來看，屬細(xì)小粉末聚結(jié)，當(dāng)冷卻后在極短的時間內(nèi)體積膨脹粉化?？赡艿脑蚴?，大蛋內(nèi)存在較高的結(jié)晶SiO₂，煅燒時難以化合完全，在結(jié)晶SiO₂周圍形成了一層β-C₂S礦巢，當(dāng)冷卻后晶型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?C₂S，體積膨脹，致使塊狀物粉化。大蛋內(nèi)可能不含或含有極少的C₃S，說明液相出現(xiàn)極少或時間極短，未使C₂S進(jìn)一步與CaO反應(yīng)生成C₃S。
　　

大蛋出現(xiàn)位置為窯筒體二檔至窯尾部分，此處屬于熟料燒成的固相反應(yīng)帶。固相反應(yīng)通過無液相間分子的滲透替換完成，物質(zhì)結(jié)構(gòu)的缺陷是固相反應(yīng)得以進(jìn)行的主要原因。在固相反應(yīng)帶，CaO與SiO₂之間由于晶體缺陷而反應(yīng)生成大量的C₂S，晶體缺陷較大的物質(zhì)發(fā)生固相反應(yīng)放熱后，就有可能出現(xiàn)多礦物低共融點，提早出現(xiàn)液相，而晶體結(jié)晶完整粗大的礦物難以煅燒，致使燒成帶fCaO偏高，從而形成物料易燒性不一樣。
　　

通過分析，初步確定砂巖的不穩(wěn)定是導(dǎo)致結(jié)蛋的主要原因。因受地理環(huán)境及需求量增大因素的影響，砂巖供應(yīng)礦點較多，供應(yīng)量品位及結(jié)晶狀況也參差不齊。當(dāng)時我公司共有6家砂巖供應(yīng)礦點，砂巖情況見表5。

表5 我廠不同礦點砂巖品位

礦點	小北冶	柳條峪	趙林	黃花店	郭家臺	潘家溝
SiO2含量	82.04	65.48	67.82	73.20	75.60	66.48
結(jié)晶情況	結(jié)晶粗大、質(zhì)地較硬，難磨	結(jié)晶粗大、質(zhì)地較硬，難磨	質(zhì)地疏松，易磨	結(jié)晶粗大、質(zhì)地較硬，難磨	質(zhì)地疏松，易磨	質(zhì)地疏松，易磨

　　從我公司配料情況來看，生料中有相當(dāng)數(shù)量的粉煤灰、砂巖組分。粉煤灰由高溫煅燒而成，因此玻璃體含量較高，從結(jié)構(gòu)上講，玻璃體為微小晶體，晶格排列不整齊，因此較易發(fā)生固相反應(yīng)，生成大量的C₂S，放熱，并在溫度升高時，由于其自身發(fā)粘等特性而集結(jié)。而砂巖(結(jié)晶粗大的)礦物多以晶體存在，晶格排列整齊、穩(wěn)定性較好，因而不易發(fā)生固相反應(yīng)。
　　

在配料中，當(dāng)粉煤灰與砂巖配比接近時，晶體缺陷較大的礦物大部分與CaO反應(yīng)，生成C₂S，而具有完整晶型的礦物在同等溫度下卻不易反應(yīng)。從而造成部分過燒，部分欠燒。過燒部分由于液相出現(xiàn)早集結(jié)成球，而欠燒部分只有在強(qiáng)高溫下方開始反應(yīng)，從而造成窯前fCaO較難控制，這種情況在煅燒中表現(xiàn)為后面長皮、結(jié)蛋，而前面fCaO較高。

2　改進(jìn)措施

　　
2.1　剔除硬質(zhì)砂巖，改用易磨性好的砂巖
　　

在采取措施前，檢查生料磨級配時，發(fā)現(xiàn)磨內(nèi)有部分大小如拳頭的石頭球。后經(jīng)檢驗確認(rèn)其為柳條峪砂巖，通過對各礦點砂巖進(jìn)行全面分析后，剔除了小北冶、柳條峪和黃花店礦點，從而保證了原料易磨性的一致。通過分析生料200μm篩孔篩余物中SiO₂含量明顯減小。

2.2　降低出磨生料的細(xì)度
　　

出磨生料細(xì)度80μm篩篩余<9.0%，提高SiO₂表面活性，使砂巖與粉煤灰中的SiO₂易燒性一致。

2.3　控制煤粉細(xì)度
　　煤粉細(xì)度由80μm篩篩余≤11.0%改為6%～8%。

2.4　優(yōu)化燒成系統(tǒng)操作參數(shù)
　　

在采取上述措施基礎(chǔ)上，降低系統(tǒng)溫度，特別是窯尾溫度由原來的1020℃降為950℃。同時，降低入窯煤粉的風(fēng)速，提高二次風(fēng)溫，拉出煤管，使煤粉與二次風(fēng)提前接觸，使火焰不易拉長，增大內(nèi)風(fēng)減少外風(fēng)，促進(jìn)風(fēng)煤混合，提高煅燒溫度。

3　效果

　　采取上述措施后結(jié)蛋次數(shù)明顯減少，產(chǎn)質(zhì)量有了較大提高，月產(chǎn)量達(dá)3萬t以上，質(zhì)量也較穩(wěn)定，熟料產(chǎn)質(zhì)量對比見表6。

表6 采取措施前后熟料產(chǎn)質(zhì)量對比

時間	化學(xué)成分/%						熟料率值				抗壓強(qiáng)度/MPa		產(chǎn)量 /萬t	結(jié)蛋 次數(shù)	fCaO合格率 /%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	fCaO	KH	KH－	n	P	3d	28d
2001－08～12	22.62	4.70	3.32	64.46	2.53	1.93	0.877	0.847	2.83	1.42	18.0	48.9	13.22	150	47
2002－02～06	22.93	4.87	3.05	64.18	2.58	1.27	0.879	0.858	2.83	1.59	27.1	59.2	15.07	5	85