钢渣替代铜渣配料煅烧熟料浅析

使用钢渣配料煅烧熟料质量浅析

用硫酸渣、铁矿石作铁质校正材料进行水泥生料配料，是水泥生产传统的配料方法。随着发展循环经济，资源综合利用，在中空窑上利用钢渣配料，虽然得到成功利用，但在新型干法窑上利用钢渣配料，还存在许多工艺问题。我厂从2012年12月28日开始，使用钢渣替代铜渣作为铁质原料进行生料配料。 一、首先了解钢渣的性能

（1）钢渣是炼钢过程中，为除去铁中的硫、磷等有害元素，加入石灰石、萤石（CaF2)、硅铁粉最后形成的废渣，钢渣的化学组分与硅酸盐熟料成分较为接近，目前我们使用的是八钢的转炉钢渣，其主要矿物组成是C2S、C3S、RO相，还有少量的C4AF、铁酸钙（C2F）和游离的CaO、Ca（OH）2以及单质铁等，具备代替硫酸渣进行生料配料的条件。

（2）钢渣成分中的FeO、P2O5，CaO在熟料煅烧中起到矿化和晶种作用，Fe2O3的熔点为1560℃，而FeO的熔点为1420℃，因此能降低熟料的液相生成温度和液相粘度，提高C2S与CaO在液相中的扩散，促进C3S晶体的发育成长，P2O5含量较少，一般在1.5%，掺入后不会影响水泥性能，而且P2O5是β-C2S的晶格稳定剂,能够阻止α-C2S在675℃时转变为γ-C2S,防止熟料粉化,CaF2是一种良好的矿化剂, CaO不需分解直接参与固相反应,不仅能够降低熟料的热耗,同时还能诱导C3S的形成。

（3）由于钢渣是经过高温煅烧后的产物，所以具有相对比较高的活

性，使用钢渣配料可以较明显的提高生料的易烧性，从而可以大幅度提高生料配料KH值，进而提高熟料中C3S含量。由于钢渣中MgO含量较高，用钢渣配料后，熟料中MgO的含量较原来高出0.6%左右,使熟料的液相量增多，物料的最低共熔点降低。所以使用钢渣配料可以较明显的提高生料的易烧性。 二、我厂原燃材料成分及配比 原煤工业分析如下：表1

Mad 6.9 Mar 4.6 Aad 15.02 Vad 37.5 FCad 43.0 Qnet.ad 23022 北山矿

原材料化学全分析 表2

名称 艾维尔沟石灰石 白杨沟石灰石 钢渣 煤矸石 砂岩 铜渣 LOSS 40.16 SiO2 4.63 AL2O3 0.92 Fe2O3 0.38 Cao 51.93 MgO 0. SO3 Cl -

0.02 0.07 0.15 0.27 0.47 0.24 0.01 0.01 0.029 33 -2.14 1.7 1.88 -4.49 11.05 3.02 1.52 14.42 5.06 21.24 63.92 19.27 6.66 75.41 11.49 1.77 33.56 12.48 35.65 45.95 41.68 1.51 1.6 1.68 1.4 10.11 2.36 1.26 7.39 0.011 0.01

钢渣配料配比如下：表3

物料名称 配比（%） 石灰石 84.0 煤矸石 5.5 钢渣 4.0 砂岩 6.0 铜渣配料配比如下：表4

物料名称 配比（%） 石灰石 84.5 煤矸石 5.5 铜渣 3.5 砂岩 6.5

生料、熟料全分析及熟料三率值和熟料矿物组成如下：

（钢渣配料）表5

AL2O3 名称 烧失量 SiO2 生料 33.93 13. 3.14 熟料 0.21 21.91 4.93 KH n p C3S 0.93 2.41 1.42 65.03

（铜渣配料）表6

Fe2O3 Cao MgO 碱含量 SO3 Cl -2.21 44.40 1.03 3.32 66.65 1.65 C2S C3A C4AF 12.82 7.22 10.58 0.15 0.01 0.40 -AL2O3 Fe2O3 Cao MgO 碱含量 SO3 Cl 名称 烧失量 SiO2 生料 33.99 13.50 3.02 2.05 44.13 1.22 0.07 0.01 熟料 0.21 21.38 5.05 3.07 65.44 1.84 KH n p C3S C2S C3A C4AF 0.94 2.63 1. 65.70 11.99 8.17 9.33

三、我厂使用钢渣配料煅烧熟料近1个月，通过对出窑熟料进行化学分析和物理检验与前期铜渣配料时煅烧出的熟料相关检测数据进行比较。

分析对比：表7 生产日期 生产日期(（钢渣） 3天抗压强渣） 度MPa（铜3天抗压强度（钢28天抗压强度渣） 28天抗压强度（钢渣）MPa f-CaO(铜渣) f-CaO(钢渣） KH（铜渣） KH（钢渣） 渣）MPa MPa（铜2012.11.26 11.27 11.28 11.29 11.30 12.1 12.2 12.3 2012.12.28 12.29 12.30 12.31 2013.1.1 1.2 1.3 1.4 27.2 27.9 27.3 27.6 26.3 27.9 28.5 27.4 26.2 26.0 29.2 27.1 26.5 26.9 28.1 26.8 53.5 .4 .2 .0 .1 53.1 57.8 56.7 53.5 .7 56.5 55.9 .2 .8 .4 .3 1.26 1.59 1.53 1.14 1.08 1.11 0.96 1.23 1.23 0.84 1.26 0.75 0.30 0.90 0.81 0.63 0.95 0. 0.93 0.94 0.92 0.93 0.91 0.93 0.92 0.92 0.93 0.92 0.93 0.90 0.93 0. 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12.10 12.11 12.12 12.13 12.14 12.15 12.16 12.17 12.18 12.19 12.20 12.21 12.22 12.23 12.24 12.25 12.26 12.27 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 平均值 标准偏差 26.6 26.5 27.6 26.9 28.2 23.4 27.5 27.4 停窑 27.4 29.1 28.0 25.7 27.3 27.3 26.6 29.1 27.9 30.0 24.8 26.3 23.1 25.7 24.4 27.0 1. 29.7 27.9 28.4 29.7 28.5 27.0 29.0 28.2 28.5 27.6 28.5 27.8 27.4 28.5 27.4 26.1 26.4 25.7 28.5 24.2 26.5 24.8 27.0 28.9 27.5 1.34 55.0 55.1 59.0 53.5 .7 57.9 57.9 57.7 停窑 55.6 56.0 .6 52.8 56.1 52.5 55.8 .6 55.5 53.6 53.6 51.9 53.0 53.5 53.3 .9 1.81 56.2 53.1 56.1 55.8 .9 55.5 .2 53.5 55.5 55.9 .7 53.1 56.7 56.9 57.4 .3 .4 52.6 51.3 .4 50.0 52.1 .7 53.4 .5 1. 0.72 1.32 0.75 1.96 1.02 0.75 1.08 0.75 1.26 1.25 1.68 3.01 1.80 2.02 0.84 1.44 1.44 1.41 0.90 0.72 0.60 0.72 0. 1.22 0.84 1.17 0.84 0.84 1.41 1.24 1.68 1.96 0.99 1.20 1.32 2.71 1.17 1.53 1.08 1.38 1.86 2.62 1.62 1.29 2.95 0.90 0.96 1.29 1.30 0.90 0.92 0.91 0.95 0.93 0.90 0.92 0.94 0.93 0.94 0.95 0.98 0.94 0.95 0.94 0.95 0.94 0.94 0.91 0.92 0.91 0.92 0.88 0.93 0.92 0.92 0.93 0.94 0.94 0.91 0.94 0.95 0.94 0.95 0.93 0.96 0.91 0.93 0.93 0.91 0.91 0.97 0.96 0.93 0.94 0.90 0.88 0.95 0.93 （1）从表5计算出使用钢渣后熟料三天抗压强度平均值27.5MPa，比12月份使用铜渣提高熟料三天抗压强度平均值27.0MPa提高了0.5MPa，使用钢渣后熟料28天抗压强度平均值.5MPa比比12月份使用铜渣提高熟料28天抗压强度平均值.9MPa略微降低0.4MPa。

（2）使用钢渣配料后熟料3天抗压强度标准偏差为1.34，比使用铜渣配料时的熟料3天抗压强度标准偏差1.降低0.2；使用铜渣配料时的熟料28天抗压强度的标准偏差为1.81，比用钢渣配料后熟料28天抗压强度的标准偏差1.降低了0.17，说明熟料质量的稳定性明显提高。

四、总结

通过近1个月的实际生产，证实采用钢渣替代铜渣配料后生料的易烧性明显提高，

出窑熟料产量提高。通过对熟料各项检测数据分析，熟料28天抗压强度没有达到

预期结果，熟料外观发黄多有黄心料且熟料强度下降。熟料热耗没有降低，实际

煤耗较高。 五、分析使用钢渣替代铜渣配料后，熟料质量下降的原因和实际煤耗较高的原因。

（1）煤粉水分大，窑头二次风温低。煤粉不能充分燃烧，未燃烧的煤粉沉降到生料中产生二次燃烧。物料最低共熔点降低，使物料过早出现较多的液相量形成 黄心料或欠烧料，从而影响熟料强度。

（2）烧成带窑皮较厚且较长，过渡带处易长负窑皮。窑内有效容积减少，窑内

（3）通风不足，造成煤粉不能充分燃烧，窑内易形成还原气氛。

钢渣、硫酸渣、铁矿石都是铁质校正原料，但其中Fe元素的价态不一样，呈现不同的颜色，硫酸渣主要是Fe2O3，Fe元素为3+价态，颜色为红色，而钢渣中有FeO成分，Fe元素有2+价态，属亚价态铁，呈黄色，在熟料煅烧过程中，Fe元素以3+价态时，熟料呈青黑色，而Fe元素以2+价态时，熟料呈黄色。造成二价铁的原因较多，首先是原材料的带入，钢渣本身含有亚价态铁，在窑内煅烧时，不能得到充分氧化，不能被完全氧化成三价铁，导致熟料颜色发黄。这时钢渣本身造成的。另外钢渣较难磨，在生料粉磨过程中，钢渣颗粒较粗，虽然生料整体细度是合格的，但钢渣本身的颗粒粒度较大，钢渣粒径越大，在窑内煅烧时，与氧接触的面积越小，氧化反应越不完全，易形成还原气氛，使熟料颜色发黄，黄心料增多。

造成熟料颜色发黄的另一原因是大块熟料，中心出现欠烧料，呈黄色，生料成分较多，由于窑内易结大块，掉窑皮，大块料中心煅烧不充分，中心呈欠烧料，经篦冷机尾部熟料破碎机破碎后，小料块便呈黄色，此种熟料不是真正意义上的黄心料，纯属欠烧料，黄料的主要成分是未烧结的生料，比较疏松，游离氧化钙较高，熟料强度较低，是窑内出现掉窑皮，结大块所致，是熟料外观颜色发黄的主要原因。

（3）冬季生产热损失较大，我厂煤粉水分又偏高，入窑生料水分增大；为了确保正常窑内正常热工制度，实际用煤量增加了。