鋼渣代替銅渣用于水泥熟料煅燒的影響分析
馬杰 周慶華 楊雄 生德功 王賢
（昆明鋼鐵控股有限公司 云南 昆明）
摘要：本文就鋼渣代替銅渣應(yīng)用于水泥熟料方面的實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)對(duì)粉磨鋼渣摻入生料替代銅渣使用后，對(duì)熟料質(zhì)量、磨機(jī)工藝及設(shè)備的影響進(jìn)行分析，并提出解決思路。
關(guān)鍵詞：鋼渣；銅渣；代替；水泥；影響
1 引言
據(jù)有關(guān)協(xié)會(huì)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2020年1月統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)的會(huì)員生產(chǎn)企業(yè)鋼渣產(chǎn)生量678.74萬(wàn)噸，比上年同期增加41.62萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)6.53%。日益增加的鋼渣伴隨的堆存成本及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題給鋼鐵企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)，很多鋼鐵企業(yè)為適應(yīng)公司發(fā)展需求，提高鋼渣再利用率，解決鋼渣堆存產(chǎn)生的占用土地資源、污染環(huán)境等問(wèn)題，開(kāi)始考慮鋼渣的處理問(wèn)題，鋼渣可以作為水泥原料進(jìn)行綜合利用。
2 鋼渣代替銅渣實(shí)驗(yàn)
某鋼鐵企業(yè)2019年共產(chǎn)110萬(wàn)噸鋼渣，企業(yè)下屬某水泥廠2000t/d生產(chǎn)線，在正常生產(chǎn)中于生料中摻入一定比例的銅渣，銅渣對(duì)水泥熟料的燒成和礦物形成有較好的促進(jìn)作用,能改善生料的易燒性[1]，熟料中f-CaO含量降低，在燒結(jié)過(guò)程中能適當(dāng)降低熟料燒成煤耗,給回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗創(chuàng)造了條件。鋼渣含有與硅酸鹽水泥熟料相似的礦物，在熟料高溫燃燒過(guò)程中，起到了誘導(dǎo)結(jié)晶的作用[2]，各地鋼廠用礦結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致鋼渣質(zhì)量不一，就公司實(shí)際情況是否能用鋼渣代替銅渣需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。在該生產(chǎn)線選取連續(xù)時(shí)段實(shí)驗(yàn)，原料基本變化不大的情況下，以鋼渣代替銅渣進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)使用后的情況進(jìn)行分析。
2.1 鋼渣化學(xué)分析
對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)段的鋼渣進(jìn)行化學(xué)分析后，發(fā)現(xiàn)鋼渣的Fe2O3含量均在20%以上，且含量較穩(wěn)定，對(duì)比銅渣Fe2O3含量偏低，CaO偏高，但有害成分MgO（7.5-8.5%）偏高。具體分析見(jiàn)表1。
表1 鋼渣對(duì)比銅渣化學(xué)分析
|
實(shí)驗(yàn) |
化學(xué)成分（%） |
備注 |
||||||
|
LOSS |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
水份 |
||
|
A |
3.65 |
25.49 |
4.27 |
47.76 |
4.19 |
4.62 |
10.79 |
銅渣 |
|
B |
3.23 |
12.76 |
5.42 |
21.21 |
35.68 |
8.54 |
5.39 |
鋼渣 |
|
C |
3.13 |
12.40 |
4.76 |
21.30 |
37.30 |
7.55 |
6.99 |
鋼渣 |
2.2 實(shí)驗(yàn)前后熟料質(zhì)量變化
在該生產(chǎn)線分別選取連續(xù)生產(chǎn)的3個(gè)月作為實(shí)驗(yàn)期，分別采取摻加銅渣、鋼渣代替部分銅渣（0.97）、代替全部銅渣（2.74%）的方法，并對(duì)燒制后的前后熟料凝結(jié)時(shí)間有一定的延長(zhǎng)，但是從物理性能看，熟料質(zhì)量無(wú)明顯變化，對(duì)強(qiáng)度無(wú)明顯影響。具體指標(biāo)見(jiàn)表2。
表2 熟料指標(biāo)比較
|
實(shí)驗(yàn) |
標(biāo)準(zhǔn)稠度 |
凝結(jié)時(shí)間min |
抗壓強(qiáng)度（MPa） |
備注 |
||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
|||
|
A |
23.2 |
95 |
152 |
34.2 |
60.4 |
未配鋼渣 |
|
B |
23.6 |
115 |
170 |
34.2 |
60.2 |
鋼渣0.97% |
|
C |
24.0 |
139 |
190 |
35.0 |
60.9 |
鋼渣2.74% |
2.3 應(yīng)用鋼渣后磨機(jī)工藝影響
隨著鋼渣配比增加，外排量增加，生料磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量明顯下降。 當(dāng)鋼渣全部替代銅渣配料時(shí)，外排提升機(jī)電流上升明顯，見(jiàn)表3，入庫(kù)提升機(jī)電流下降明顯，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量有所降低，實(shí)驗(yàn)期間嚴(yán)重時(shí)曾出現(xiàn)影響生產(chǎn)的情況。
表3 磨機(jī)工藝影響對(duì)比
|
實(shí)驗(yàn) |
喂料量（ t/h） |
入庫(kù)提升機(jī)（電流A） |
外排提升機(jī)（電流A） |
備注 |
|
A |
220 |
81.6 |
19 |
未配鋼渣 |
|
B |
215 |
81.1 |
21 |
鋼渣0.97% |
|
C |
190 |
77.1 |
25.6 |
鋼渣2.74% |
生料系統(tǒng)采用立磨工藝，生料磨二季度磨輥磨盤磨損屬于正常范圍，7月開(kāi)始鋼渣替代銅渣后，應(yīng)用大顆粒的鋼渣后鐵顆粒堆積在擋料圈側(cè)，堆積的顆粒在熱風(fēng)的烘烤下, 一邊翻轉(zhuǎn)一邊移動(dòng), 通過(guò)相互研壓作用使磨輥大徑端異常磨損加大，具體磨損情況見(jiàn)表4和表5，從各月磨損趨勢(shì)可以看出，生料磨1號(hào)、3號(hào)磨輥在使用鋼渣期間磨損量較大，最大達(dá)4mm/月，而正常情況磨損量＜2mm/月。磨輥磨損呈現(xiàn)上升趨勢(shì)加劇，具體情況如下：
表4 1#磨輥磨損情況（mm）
|
日期 |
測(cè)點(diǎn) |
備注 |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||
|
3月 |
1 |
2 |
2 |
1 |
3 |
2 |
2 |
1 |
1 |
2 |
4 |
未配鋼渣 |
|
4月 |
2 |
3 |
3 |
2 |
3 |
3 |
2 |
2 |
2 |
3 |
8 |
未配鋼渣 |
|
5月 |
4 |
5 |
5 |
4 |
5 |
3 |
3 |
3 |
2 |
4 |
10 |
未配鋼渣 |
|
6月 |
4 |
7 |
8 |
7 |
5 |
5 |
4 |
3 |
4 |
6 |
11 |
未配鋼渣 |
|
7月 |
7 |
11 |
12 |
8 |
7 |
5 |
6 |
5 |
5 |
9 |
13 |
鋼渣0.97% |
|
8月 |
9 |
15 |
15 |
11 |
8 |
7 |
7 |
8 |
7 |
10 |
14 |
鋼渣2.74% |
|
9月 |
12 |
17 |
17 |
15 |
9 |
7 |
7 |
9 |
10 |
12 |
16 |
未配鋼渣 |
|
10月 |
13 |
22 |
23 |
18 |
9 |
8 |
9 |
10 |
13 |
13 |
17 |
未配鋼渣 |
表5 3#磨輥磨損情況（mm）
|
日期 |
測(cè)點(diǎn) |
備注 |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
||
|
3月 |
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
3 |
10 |
未配鋼渣 |
|
4月 |
3 |
3 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
4 |
12 |
未配鋼渣 |
|
5月 |
5 |
4 |
3 |
3 |
3 |
4 |
3 |
2 |
4 |
4 |
13 |
未配鋼渣 |
|
6月 |
5 |
5 |
4 |
4 |
3 |
5 |
4 |
4 |
5 |
4 |
15 |
未配鋼渣 |
|
7月 |
6 |
7 |
6 |
5 |
5 |
7 |
5 |
5 |
7 |
5 |
16 |
鋼渣0.97% |
|
8月 |
8 |
9 |
7 |
7 |
7 |
8 |
8 |
7 |
8 |
7 |
18 |
鋼渣2.74% |
|
9月 |
9 |
11 |
10 |
9 |
9 |
10 |
9 |
8 |
9 |
8 |
18 |
未配鋼渣 |
|
10月 |
10 |
12 |
11 |
10 |
13 |
11 |
11 |
9 |
10 |
9 |
20 |
未配鋼渣 |
圖1 1#磨輥磨損情況 圖2 3#磨輥磨損情況
圖3 磨盤磨損情況
3 總結(jié)與建議
3.1 總結(jié)
1）鋼渣摻入生料替代銅渣使用實(shí)驗(yàn)為期兩個(gè)月，在摻加量滿足配料要求的前提下，摻入鋼渣應(yīng)用于熟料煅燒后，無(wú)論是全部代替銅渣還是部分代替銅渣，熟料質(zhì)量均無(wú)明顯變化，鋼渣使用效果與銅渣基本一致。
2）鋼渣易磨性較差的特性導(dǎo)致磨機(jī)工況變化明顯，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降，日常維護(hù)周期縮短，設(shè)備磨損加劇，間接增加了生產(chǎn)成本。
3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明鋼渣代替銅渣應(yīng)用于熟料煅燒技術(shù)上可行的，但成本綜合考慮需根據(jù)地區(qū)特性進(jìn)行測(cè)算，同時(shí)鋼渣作為鐵質(zhì)原料使用，在該鋼鐵企業(yè)下屬2000t/d水泥生產(chǎn)線最大消耗量為2000噸/月，無(wú)法全部消耗所產(chǎn)生的鋼渣。
3.2 建議
1）鋼渣代替銅渣摻入水泥生料應(yīng)綜合考慮成本、地方特性等進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。
2）應(yīng)進(jìn)一步探索鋼渣摻入加劇設(shè)備磨損的原因，尋找解決辦法，達(dá)到鋼渣代替銅渣降本增效的目的。
參考文獻(xiàn)
［1］ 吳春麗.銅渣和鋼渣配料對(duì)水泥熟料燒成的影響[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)水泥分會(huì)第三屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨第十二屆全國(guó)水泥和混凝土化學(xué)及應(yīng)用技術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年
［2］ 張?zhí)祜w,蘇秀芳.利用鋼渣配料生產(chǎn)水泥熟料;福建建材.1999(4)