CN107902930B - 一种提高水泥生料易烧性的配料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高水泥生料易烧性的配料方法，该方法包括以下步骤：检测不同来源硅质原料的二氧化硅含量，将二氧化硅含量在80％以上的列为高硅原料，40‑60％之间的列为低硅原料；按照设计好的三个率值配制生料，其中硅质原料采取高硅原料搭配低硅原料，高硅原料和低硅原料的掺量通过生料易烧性试验确定；低硅原料的掺量占生料总质量的7.91‑10.83％。本发明提供一种新的配料方法，克服了水泥生产过程中，由于使用不同硅质原材料进行配料所造成的生料易烧性不稳定问题，扩大了水泥生产可使用硅质原料范围，可有效的降低水泥生产原料采购成本。
Description
技术领域
本发明属于水泥熟料生产领域，具体涉及一种提高水泥生料易烧性的配料方法，特别适用于水泥生产中的生料配料。
背景技术
水泥行业是一个高消耗、高能耗行业。同时水泥工业生产相对简单，这决定了其是一种低附加值产品，在市场上不具备明显价格优势。而当前我国水泥行业产能严重过剩，水泥行业竞争日趋激烈，水泥市场价格持续走低，各水泥企业利润大幅下滑，水泥企业的生存和发展面临着严峻的挑战。
水泥企业想要生存和发展就要努力提高企业效益，而最直接有效的办法就是给水泥企业降成本，降能耗。目前许多水泥企业为了降低原料成本，大量使用可替代原料，如使用不同产地且二氧化硅含量差异又大的硅质原料，还有利用工业废弃物铜渣或者铁质替代铁质校正原料的，这些方法从一定程度上都可以降低成本，但由于使用不同原材料，而其品质种类和理化性能的差异，极易造成生料易烧性的不稳定，致使水泥生产能耗差异巨大。
目前一般用熟料中游离氧化钙含量来表征生料的煅烧难易程度。水泥生产要求熟料中游离氧化钙范围为0.5～1.5％之间，游离氧化钙含量超过1.5％，一般就认为是生产事故了，而游离氧化钙低于0.5％则熟料属于过烧了，对降低煤耗不利。
有时，一种硅质原料的使用确实可以降低采购成本，但却导致生料易烧性变差了，结果反而增加了生产能耗。能不能找到一种既不限制原料使用，又可改善实际生料易烧性的科学配料方法，这成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服水泥熟料生产过程中，由于使用不同硅质原材料进行配料所造成的生料易烧性不稳定的问题，提供一种提高水泥生料易烧性的配料方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种提高水泥生料易烧性的配料方法，包括以下步骤：
(1)检测不同来源硅质原料的二氧化硅含量，将二氧化硅含量在80％以上的列为高硅原料，40-60％之间的列为低硅原料；
二氧化硅含量在高硅与低硅原料之间的列为中硅原料，实际生产中优先使用高硅原料，在没有高硅资源的情况下才使用中硅材料；
(2)按照设计好的三个率值配制生料，其中硅质原料采取高硅原料搭配低硅原料，高硅原料和低硅原料的掺量通过生料易烧性试验确定，也即根据生料易烧性试验后熟料的游离氧化钙含量和煤耗来确定；
步骤(2)中，优选地，低硅原料的掺量占生料总质量的7.91-10.83％，特别优选占9.00-9.44％，最优选9.00％；
步骤(2)所述的率值，饱和比优选0.930±0.005，硅率优选2.30±0.10，铝率优选1.40±0.10。
本申请的实验发现，若生料所需的硅全部由高硅原料提供，煅烧后熟料的游离氧化钙含量远超1.5％这个合理上限值。而若所需的硅由高硅原料和低硅原料互配提供，则可以显著地降低熟料中的游离氧化钙含量，并且可以达到0.5～1.5％这个合理区间。这样一来节省了高硅原料的用量，增多了对低硅原料的利用率，煤耗同时也减少了，对环境友好，同时降低了能耗和成本。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供一种新的配料方法，克服了水泥生产过程中，由于使用不同硅质原材料进行配料所造成的生料易烧性不稳定问题，扩大了水泥生产可使用硅质原料范围，可有效的降低水泥生产原料采购成本。
(2)水泥生料易烧性试验方法(JC/T 735-2005)中规定，生料易烧性的测定是按一定的锻烧制度对水泥生料试体进行煅烧后，测定其游离氧化钙含量，用该游离氧化钙含量表示该生料的煅烧难易程度。游离氧化钙含量愈低，易烧性愈好。采用本发明的生料配料方法，在同等煅烧条件下，可使生料中游离氧化钙保持在相对较低水平，即能明显改善生料的易烧性，完全有利于降低水泥企业的生产能耗，大大提高水泥企经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种提高水泥生料易烧性的配料方法，包括以下步骤：
(1)原料调查：对几种不同来源和产地的硅质原料，按照GBT176-2008水泥化学分析方法，用化学滴定法测定其中的二氧化硅含量，其结果如表1所示：
表1：不同硅质原料化学含量分析
| 硅质原料 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | 原料归类 |
| 木乐 | 84.15 | 9.70 | 3.92 | 0.25 | 高硅 |
| 保丽 | 80.64 | 11.01 | 4.93 | 0.44 | 高硅 |
| 众嘉 | 83.18 | 10.73 | 3.35 | 0.42 | 高硅 |
| 太平 | 53.55 | 22.13 | 17.60 | 1.16 | 低硅 |
以二氧化硅含量在80％以上的为高硅原料，40-60％之间的为低硅原料。根据表1分析结果，木乐、保丽、众嘉三个厂家的硅质原料为高硅原料，而太平产的为低硅原料。
(2)模拟煅烧试验：按照水泥生料易烧性试验方法(JC/T 735-2005)中规定，在率值给定的条件下，用不同硅质原料进行配料，然后测试生料的易烧性。即在同等锻烧制度下，对所配制生料进行煅烧，然后测定其游离氧化钙含量，用游离氧化钙含量表示生料的煅烧难易程度。水泥生产要求熟料中游离氧化钙范为0.5～1.5％之间，游离氧化钙含量超过1.5％，一般就认为是生产事故了，而游离氧化钙低于0.5％则熟料属于过烧了，对降低煤耗不利。试验数据如表2所示：
表2：不同硅质原料配料易烧性对比
| 配料种类 | 原料配比 | KH | SM | IM | 游离氧化钙 |
| 木乐高硅 | 12.10％ | 0.931 | 2.28 | 1.42 | 9.89％ |
| 保丽高硅 | 12.21％ | 0.935 | 2.33 | 1.43 | 11.21％ |
| 众嘉高硅 | 12.48％ | 0.936 | 2.31 | 1.33 | 7.41％ |
注：原料配比是指占生料总质量的百分比
从表2数据可以看出，在三率值相对稳定条件下，各硅质原料在掺入量几乎相当的情况下，各配料生料的易烧性差异非常显著，这足以说明原料的差异对生料易烧性的影响很大。
为了研究高硅搭配低硅配料对生料易烧性的影响，在硅率值一定的情况下，选择众嘉高硅和太平低硅互配进行以下几组对比试验，结果如表3所示：
表3：高硅搭配低硅配料下易烧性对比
| 众嘉高硅 | 太平低硅 | KH | SM | IM | 游离氧化钙含量 |
| 5.07％ | 12.78％ | 0.935 | 2.25 | 1.44 | 2.11％ |
| 5.80％ | 11.26 | 0.932 | 2.33 | 1.42 | 1.27％ |
| 6.85％ | 9.53％ | 0.936 | 2.31 | 1.33 | 0.57％ |
| 7.91％ | 8.07％ | 0.934 | 2.31 | 1.39 | 1.08％ |
| 8.76％ | 5.33％ | 0.931 | 2.26 | 1.38 | 2.33％ |
| 10.58％ | 2.28％ | 0.935 | 2.36 | 1.47 | 4.01％ |
| 12.48％ | 0％ | 0.933 | 2.34 | 1.40 | 7.41％ |
注：高硅和低硅的掺量是指占生料总质量的百分比
根据表3结果，在硅率值一定的情况下，逐步增加低硅原料的掺入量，发现游离氧化钙含量逐步降低(最低达到0.57％)，也就是易烧性逐步改善；但低硅原料掺入量增加到一定值之后，继续增加低硅原料掺入量时，游离氧化钙含量反而提高，易烧性变差。这说明，高硅原料与低硅原料的互配，可以改善生料易烧性；同时，生料易烧性的改善与低硅原料的掺量有明显的相关关系，并且存在较优选的低硅原料掺量范围。
对于水泥生产来说，上述一结论无疑具有良好的的实际指导意义。一方面，生产上可以消纳低品位的硅质原料，同时还可以节约生料配料成本；另一方面，又可以最大化地提高生料的易烧性，降低生产能耗，节约能源，提高企业经济效益。
(3)生产验证：采用众嘉高硅和太平低硅进行搭配配料，配料过程中，饱和比必须稳定在0.930±0.005，硅率为2.30±0.10，铝率可在1.40±0.10范围之内。整个生产验证关注熟料中的游离氧化钙，并重点关注标煤耗数据。
表4：生产验证数据统计分析
| 众嘉高硅 | 太平低硅 | KH | SM | IM | 平均游离氧化钙含量 | 平均标煤耗 |
| 12.64％ | 0.00％ | 0.935 | 2.33 | 1.43 | 1.23％ | 110.4kgce/t |
| 8.46％ | 7.91％ | 0.934 | 2.31 | 1.39 | 1.08％ | 107.1kgce/t |
| 8.04％ | 8.21％ | 0.936 | 2.37 | 1.33 | 1.04％ | 106.9kgce/t |
| 7.78％ | 9.00％ | 0.931 | 2.28 | 1.38 | 1.01％ | 105.8kgce/t |
| 7.02％ | 9.44％ | 0.937 | 2.35 | 1.35 | 0.98％ | 105.9kgce/t |
| 6.53％ | 10.37％ | 0.932 | 2.29 | 1.40 | 1.03％ | 106.7kgce/t |
| 6.01％ | 10.83％ | 0.937 | 2.36 | 1.36 | 1.07％ | 107.2kgce/t |
注：高硅和低硅的掺量是指占生料总质量的百分比
从表4可以看出，在三率值保持稳定以及满足游离氧化钙生产控制需要条件下，单独使用众嘉高硅原料生产所需标煤耗为110.4kgce/t，而在配料时掺入低硅后，标煤耗降低比较明显，标煤耗越低，代表实际生产所需能耗也越低。所以合理的低硅原料掺量为7.91-10.83％。
从游离氧化钙含量和煤耗两个指标的优劣性考虑，优选的低硅原料掺量为9.00-9.44％，最优选的掺量是9.00％。
可以看出，低硅的掺量范围与模拟煅烧给出的低硅合理掺量范围比较吻合。因此，通过生产验证，发现先利用模拟煅烧试验来寻找合理低硅掺量范围是合理的，再依此来指导实际生产可以取得实际效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种提高水泥生料易烧性的配料方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)检测不同来源硅质原料的二氧化硅含量，将二氧化硅含量在80％以上的列为高硅原料，40-60％之间的列为低硅原料；
(2)按照设计好的三个率值配制生料，其中，低硅原料的掺量占生料总质量的9.00-9.44％，高硅原料的掺量占生料总质量的6.01-8.46％；所述生料煅烧后，游离氧化钙的含量为0.5-1.5％；
步骤(2)所述的率值，饱和比为0.930±0.005，硅率为2.30±0.10，铝率为1.40±0.10。
2.根据权利要求1所述的配料方法，其特征在于：步骤(2)中，低硅原料的掺量占生料总质量的9.00％。
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