杜凤怀，郑林昌，吴秀俊

（云南省建筑材料科学研究设计院有限公司云南 昆明650221）

生产水泥熟料用的石灰石要求CaO 含量大于>45%，SiO2含量

由于该厂石灰石CaO 含量偏低、游离SiO2含量偏高且呈重结晶状态，达不到我国水泥工业二级石灰石的质量标准，因此选择了高钙、低硅的外购石灰石进行搭配使用。本厂矿山和外购石灰石化学成分见表1、表2，本厂矿山和外购石灰石岩相分析见图1、图2，本厂矿山和外购石灰石衍射分析见图3、图4。

表1 本厂矿山石灰石化学成分表

表2 外购石灰石化学成分表

（1） 本厂矿山石灰石属变质灰岩，方解石普遍呈重结晶状态，粒径0.1~2.1mm，含有较多的它形石英（表1、图1），普遍存在CaO 偏低和游离SiO2含量偏高的现象。

图1 本厂矿山石灰石岩相分析图

图2 外购石灰石岩相分析图

图3 本厂矿山石灰石X 衍射分析图

图4 外购石灰石X 衍射分析图

（2） 外购石灰石是微晶灰岩，由粒径小于0.03mm 粉晶状方解石组成，岩石含有少量微裂隙，由后生方解石充填（表2、图2），其分解温度较低，具有较好的反应活性。

选取本厂矿山石灰石（M1）和外购石灰石（M2），见表3，并采用标准石英砂作为参照组，做本厂矿山高硅石灰石和外购低硅石灰石的相对易磨性试验，测定分别粉磨15min、20 min、25 min、30 min 后通过45μm 试验筛的筛余，试验结果见表4和图5。

表3 石灰石试样的化学成分

表4 相对易磨性试验

图5 45μm 试验筛试验结果

（1） 本厂矿山石灰石中含有较多的结晶硅，硬度和抗冲击能力较外购石灰石高，难于破碎，其相对易磨性略差于外购石灰石。

（2） 生料立磨对本厂矿山和外购石灰石的粉磨效果并无太明显差别，易磨性基本处于正常范围。这主要是由于高硅石灰石内部颗粒结构较差,抗碾压、抗剪切力差，且因立式磨是依靠磨辊和磨盘之间的压力对物料进行碾压、剪切粉碎, 所以在硬质物料粉磨方面有一定优势。

选取5 000t/d 新型干法熟料水泥生产线生产用粘土（M3）、砂岩（M4）和铁矿石（M5），见表5，按照JC/T 735-2005《水泥生料易烧性试验方法》进行易烧性试验。

表5 辅助原料试样的化学成分

由于本厂矿山和外购石灰石有较大差异，且燃料中褐煤又占较大比例，所以采用了不同率值配料，见表6，以试验掺加外购石灰石及不同率值下对熟料烧成的影响。

表6 生料配比和率值

表7 试烧熟料的游离氧化钙含量及液相量

3.3.1 岩相分析（图6～13）

图6 MD1#-1（1350℃）岩相分析图

图7 MD1#-3（1450℃）岩相分析图

图8 MD2#-1（1350℃）岩相分析图

图9 MD2#-3（1450℃）岩相分析图

图10 MD3#-1（1350℃）岩相分析图

图11 MD3#-3（1450℃）岩相分析图

图12 MD4#-1（1350℃）岩相分析图

图13 MD4#-3（1450℃）岩相分析图

3.3.2 熟料X 衍射分析（图14～21）

图14 MD1#-1（1350℃）X 衍射分析图

图15 MD1#-3（1450℃）X 衍射分析图

图16 MD2#-1（1350℃）X 衍射分析图

图17 MD2#-2（1450℃）X 衍射分析图

试验熟料的特征峰强度见表8。

（1） 熟料岩相和X 衍射分析表明，各组试烧样品1350℃时，主要矿物已经形成，但以园粒状B 矿（贝利特）为主，A 矿（阿利特）结晶差，数量较少。

（2）MD1#和MD3#单独采用本厂矿山高硅石灰石配料，高硅石灰石不仅石英含量高，且方解石呈重结晶状，晶粒粗大，故低温时分解率可能偏低。单独用其配料硅酸率较高，液相量偏少，烧制的熟料质地疏松，孔洞较多，1 350℃游离石灰含量高达6%左右。

图18 MD3#-1（1350℃）X 衍射分析图

图19 MD3#-3（1450℃）X 衍射分析图

图20 MD4#-1（1350℃）X 衍射分析图

图21 MD4#-3（1450℃）X 衍射分析图

表8 熟料特征峰强度（d/l）

（3）MD2#和MD4#采用本厂矿山和外购石灰石配料，配料硅酸率较低，液相量偏高，1450℃熟料烧成，游离氧化钙含量较低，A 矿呈板状和柱状结晶含有包裹物。

（4） 试烧熟料的游离氧化钙含量和液相量数据表明（表6、表7），不同温区的游离氧化钙含量随配料硅酸率增加而增加，液相量随配料硅酸率增加而降低。

（5）试烧熟料的X 衍射数据表明（表8），熟料主要矿物硅酸三钙（C3S）的衍射峰强度随温度升高而增加，游离氧化钙含量随温度升高而降低。

（1） 本厂矿山石灰石成分波动较大，为保障入窑生料成分的稳定，在矿山开采时即对不同品质石灰石进行初步搭配后再进行破碎，并严格对本厂矿山石灰石及外购石灰石等各种原料进行预均化。

（2） 本厂矿山石灰石含有较多的结晶硅，破碎难度大，破碎机原配锤头材质为ZGMn13，在试生产阶段石灰石破碎机一直不能达产，且锤头经常使用仅1 周就需要翻面。因此，将锤头更换为 超 高 锰 钢 合 金 镶 嵌 技 术 锤 头（ZGMn18Cr2MoVTiRe+WTi），加大巡检频率，并定期对锤头进行翻面和堆焊。

（3）本厂矿山石灰石普遍存在CaO 含量偏低和游离SiO2含量偏高的现象，配料和烧成较困难，由于液相量偏少窑头飞砂现象严重。生产中对本厂矿山石和外购石灰石进行了搭配使用，将石灰石中SiO2 含量控制在7%左右，调整并优化了配料率值，并适当调整了回转窑的操作参数，改善了生料的易烧性。

（1） 石灰石破碎机锤头寿命提高到50 多天，一副锤头破碎产量由试生产阶段的11 万t 提高到了40 万t 以上，避免了以前每月更换锤头的高强度作业，大大降低了石灰石破碎机的维修工作量。

（2） 试生产期间，水泥熟料实际产量超过设计产量，水泥熟料的成分和性能指标均达到了GB/T21372-2008《硅酸盐水泥熟料》的技术要求，其中，熟料28 天抗压强度超过了55Mpa，生产线顺利达标达产。

（1） 水泥生产中，原料特性对生料高温反应活性起重要作用，生料配料方案的优选直接影响水泥熟料质量。

（2） 低钙、高硅、高结晶石灰石作为水泥生产原料其易碎性和易烧性都比较差，单独采用其进行配料时，生料硅酸率较高，烧制的熟料质地疏松，孔洞较多，质量偏低。

（3） 为合理利用低钙、高硅、高结晶石灰石资源，采用本厂矿山和外购石灰石适当搭配使用，控制搭配后石灰石中SiO2含量控制在7%内，可实现优质水泥熟料的稳定生产。相比全部外购优质石灰石进行生产而言，每年产生了近千万的经济效益。

建材发展导向2020年4期