生料粒度分布特性与粉磨细度控制指标

生料粒度分布特性与粉磨细度控制指标

2009-5-7作者: 张大康，拉法基瑞安北京技术服务有限公司重庆分公司

生料易烧性是对熟料煅烧过程难易程度的综合反映，关系着熟料煅烧的产量、质量和燃料消耗。其主要影响因素有：原料(主要是砂岩和石灰石)的矿物种类与晶体尺寸、生料化学成分(率值)、生料化学成分的均匀性和稳定性、烧成时生料颗粒接触的紧密程度、生料筛余和粒度分布。在实际生产中，选择适宜的生料细度控制指标十分重要。本文讨论生料粒度分布对易烧性的影响，在此基础上进一步介绍生料粉磨细度目标值的确定依据及控制指标的选择。1生料筛余对易烧性的影响

熟料煅烧反应速度与SiO2和CaO的粒径相关。通常认为石英>45μm、方解石>125μm是显著影响生料易烧性的临界尺寸，这是选择生料细度目标值和进行生料粉磨细度控制的重要依据。最终影响生料易烧性的主要是SiO2结晶的完美程度和颗粒的大小。从提高生料易烧性的角度，期待生料中的硅质组分的粒径更小一些，遗憾的是实际情况正好相反，目前的生料粉磨工艺，无论是球磨还是立磨，生料的粗颗粒中SiO2的含量更高，并且主要是结晶完美的SiO2。因为难以煅烧的硅质原料同时也难以粉磨。

某水泥厂的生料使用石灰石、砂岩、铁矿石(与钢渣混用)和粉煤灰4组分配料，立磨粉磨，80μm筛余控制目标值≤l4％。正常生料与对应的80μm筛余物的化学成分如表1所示。

表1显示，正常生料与对应的80μm筛余物的化学成分有显著差异，筛余物中含有更多的SiO2，正是这部分SiO2会显著降低生料易烧性，因此控制粗颗粒部分SiO2的含量是生料粉磨细度控制的重点。但实际上在目前的工艺条件下，除了选择易磨性较好的硅质原料，没有其它单独降低筛余中SiO2含量的可行方法，能够做到的是降低整个筛余量，以达到降低筛余中SiO2含量的目的。

我国通常以80μm筛余和0.2mm筛余控制生料细度，后者对于生料易烧性更加敏感。表2是在相同的煅烧条件下，生料0.2mm筛余与熟料fCaO含量的关系。

工厂的生产实践也证实了生料0.2mm筛余与易烧性的高度相关。

2生料筛余与粒度分布的关系

2．1 生料细度对烧成影响的例证

在一个使用立磨粉磨原料，且其生产能力相对于窑富裕很小的新型干法厂，生料80μm筛余目标值为18％。一次生料磨因设备故障停磨检修，尽管采取了降低窑产量的措施，到重新开磨时生料均化库库存已不足4h的窑产量。为了尽快提高生料均化库料位，避免入窑生料化学成分的高频波动，将生料80μm筛余由正常控制指标的18％放宽到22％。5天后生料均化库料位接近正常，生料80μm筛余恢复到18％。期间将80μm筛余放宽到22％时仅对熟料煅烧产生了轻微的影响，熟料fCaO由0.9％上升到1.3％。生料80μm筛余提高4％而没有明显影响熟料煅烧令人颇感兴趣。开磨2周后再次进行了放宽生料80μm筛余的试验，将80μm 筛余由18％提高到22％，熟料煅烧受到了可察觉的影响，fCaO由0．7％上升到l．8％。期间的生料细度和均匀性系数(由80μm和0．2mm筛余计算)见表3。

表3数据显示，开磨后生料均匀性系数由停磨前的0.87提高到0.96，生料80μm筛余由18％提高到22％，对应的0.2mm筛余由2．2％提高到2．6％，只提高了0．4％，只是稍微超出可以接受的范围，因此对熟料煅烧影响轻微。开磨2周试验, 后生料均匀性系数已经由刚开磨时的0.96降低到0.90。再次将生料80μm筛余由18％提高到22％，对应的0．2mm筛余由2．1％提高到3．2％，提高了1．1％，并且已经超出可以接受的控制范围，所以对熟料煅烧有可察

觉的影响。对比2号和4号数据，虽然80μm筛余相同，但是由于粒度分布的变化，0．2mm

筛余却有明显差别，并且对熟料煅烧的影响也明显不同。0．2mm筛余的变化是由于生料粒度分布均匀性系数的明显改变造成的。这次试验说明了生料粒度分布和0.2mm筛余对熟料烧成的重要影响。

2．2 生料筛余与粒度分布的关系

利用RRSB方程计算得到不同均匀性系数时80μm筛余与0．2mm、0.15mm筛余的关系见表4。

6.99 3.51 0.7999

22 4.00 1.06 1.2001

4.86 1.58 1.0998

5.85 2.27 1.0000

6.95 3.16 0.9002 8.17 4.27 0.8007

根据表4数据得出80μm、0．2mm筛余与均匀性系数关系的诺谟图见图l，80μm、0．15mm 筛余与均匀性系数关系的诺谟图见图2。

图1、图2表明，生料粒度分布的均匀性系数对0．2mm筛余(或0.15mm筛余)有显著影响。当80μm筛余一定时，随均匀性系数的增加，0．2mm筛余减少。当0．2mm筛余一定时，随均匀性系数的增加，80μm筛余增加。这意味着在保证0．2mm筛余小于某个定值的前提下，提高均匀性系数就可以放宽80μm筛余，而不明显影响生料易烧性。例如，在保持0．2mm筛余为1．5％的前提下，如果均匀性系数由0．83增加到1.12，则80μm筛余可以由14％增加到22％，生料易烧性不发生特别显著的变化。

图1 80μm、0.2mm筛余与均匀性系数关系的诺谟图

图2 80μm、0.15mm筛余与均匀性系数关系的诺谟图

在保持0.2mm筛余等于1.5％的前提下，80μm筛余与均匀性系数的关系见图3。

图3 0.2mm筛余等于l．5％时80μm筛余与均匀性系数的关系

生产经验表明，过多的细粉对熟料煅烧没有明显促进作用，却需要增加粉磨功耗；生料磨的产量和电耗主要与80μm筛余相关，而与均匀性系数相关性较弱；0．2mm筛余对熟料煅烧有明显不利影响，应该尽量减少。因此，提高均匀性系数可以提高生料易烧性，提高产量，降低电耗。

3 生料细度目标值及控制指标

3．1生料细度目标值的确定

在生料细度控制中应该区分生料易烧性的需要和生料磨运行控制的需要。从提高易烧性角度要求保证生料中粗颗粒部分能够顺利煅烧，确定生料细度指标应该以0．2mm筛余作为依据；控制生料磨运行应该使用80μm筛余作为依据，原因是0.2mm筛余检验的相对误差过大。

与国外比较，国内生料细度(80μm筛余)偏细。国外新型干法水泥厂使用立磨粉磨生料，80μm筛余目标值一般为l8％～20％，0.2mm筛余目标值一般为1.0％～2．0％。

试验确定0．2mm筛余目标值的方法是，在原料化学成分和窑热工状况稳定的时候，保持生料率值、煤粉发热量等条件不变，改变生料细度，使0.2mm筛余在1.0％～3.0％之间变化，按JC／T735-2005《水泥生料易烧性试验方法》检验生料易烧性。某水泥厂的试验结果见图4。