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用于水泥熟料方面的實驗研究，重點對粉磨鋼渣摻入生料替代銅渣使用后，對熟料質量、磨機工藝及設備的影響進行分析，并提出解決思路。

關鍵詞：鋼渣；銅渣；代替；水泥；影響

1 引言

據有關協會網統計，2020年1月統計國內的會員生產企業鋼渣產生量678.74萬噸，比上年同期增加41.62萬噸，同比增長6.53%。日益增加的鋼渣伴隨的堆存成本及環境風險問題給鋼鐵企業經營帶來嚴重挑戰，很多鋼鐵企業為適應公司發展需求，提高鋼渣再利用率，解決鋼渣堆存產生的占用土地資源、污染環境等問題，開始考慮鋼渣的處理問題，鋼渣可以作為水泥原料進行綜合利用。

2 鋼渣代替銅渣實驗

某鋼鐵企業2019年共產110萬噸鋼渣，企業下屬某水泥廠2000t/d生產線，在正常生產中于生料中摻入一定比例的銅渣，銅渣對水泥熟料的燒成和礦物形成有較好的促進作用,能改善生料的易燒性^[1]，熟料中f-CaO含量降低，在燒結過程中能適當降低熟料燒成煤耗,給回轉窯的優質、高產、低耗創造了條件。鋼渣含有與硅酸鹽水泥熟料相似的礦物，在熟料高溫燃燒過程中，起到了誘導結晶的作用^[2]，各地鋼廠用礦結構不同導致鋼渣質量不一，就公司實際情況是否能用鋼渣代替銅渣需要進行實驗分析。在該生產線選取連續時段實驗，原料基本變化不大的情況下，以鋼渣代替銅渣進行實驗,對使用后的情況進行分析。

2.1 鋼渣化學分析

對兩個實驗段的鋼渣進行化學分析后，發現鋼渣的Fe₂O₃含量均在20%以上，且含量較穩定，對比銅渣Fe₂O₃含量偏低，CaO偏高，但有害成分MgO（7.5-8.5%）偏高。具體分析見表1。

表1  鋼渣對比銅渣化學分析

2.2 實驗前后熟料質量變化

在該生產線分別選取連續生產的3個月作為實驗期，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，并對燒制后的前后熟料凝結時間有一定的延長，但是從物理性能看，熟料質量無明顯變化，對強度無明顯影響。具體指標見表2。

表2  熟料指標比較

2.3 應用鋼渣后磨機工藝影響

隨著鋼渣配比增加，外排量增加，生料磨臺時產量明顯下降。 當鋼渣全部替代銅渣配料時，外排提升機電流上升明顯，見表3，入庫提升機電流下降明顯，臺時產量有所降低，實驗期間嚴重時曾出現影響生產的情況。

表3  磨機工藝影響對比

生料系統采用立磨工藝，生料磨二季度磨輥磨盤磨損屬于正常范圍，7月開始鋼渣替代銅渣后，應用大顆粒的鋼渣后鐵顆粒堆積在擋料圈側，堆積的顆粒在熱風的烘烤下, 一邊翻轉一邊移動, 通過相互研壓作用使磨輥大徑端異常磨損加大，具體磨損情況見表4和表5，從各月磨損趨勢可以看出，生料磨1號、3號磨輥在使用鋼渣期間磨損量較大，最大達4mm/月，而正常情況磨損量＜2mm/月。磨輥磨損呈現上升趨勢加劇，具體情況如下：

表4  1#磨輥磨損情況（mm）

表5  3#磨輥磨損情況（mm）

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 總結與建議

3.1 總結

1）鋼渣摻入生料替代銅渣使用實驗為期兩個月，在摻加量滿足配料要求的前提下，摻入鋼渣應用于熟料煅燒后，無論是全部代替銅渣還是部分代替銅渣，熟料質量均無明顯變化，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致磨機工況變化明顯，臺時產量下降，日常維護周期縮短，設備磨損加劇，間接增加了生產成本。

3）通過實驗表明鋼渣代替銅渣應用于熟料煅燒技術上可行的，但成本綜合考慮需根據地區特性進行測算，同時鋼渣作為鐵質原料使用，在該鋼鐵企業下屬2000t/d水泥生產線最大消耗量為2000噸/月，無法全部消耗所產生的鋼渣。

3.2 建議

1）鋼渣代替銅渣摻入水泥生料應綜合考慮成本、地方特性等進行統籌考慮。

2）應進一步探索鋼渣摻入加劇設備磨損的原因，尋找解決辦法，達到鋼渣代替銅渣降本增效的目的。

參考文獻

［1］ 吳春麗.銅渣和鋼渣配料對水泥熟料燒成的影響[A];中國硅酸鹽學會水泥分會第三屆學術年會暨第十二屆全國水泥和混凝土化學及應用技術會議論文摘要集[C];2011年

［2］ 張天飛,蘇秀芳.利用鋼渣配料生產水泥熟料;福建建材.1999(4)