钢渣代替铜渣用于水泥熟料煅烧的影响分析

马杰  周庆华  杨雄  生德功  王贤

（昆明钢铁控股有限公司  云南  昆明）

摘要：本文就钢渣代替铜渣应用于水泥熟料方面的实验研究，重点对粉磨钢渣掺入生料替代铜渣使用后，对熟料质量、磨机工艺及设备的影响进行分析，并提出解决思路。

关键词：钢渣；铜渣；代替；水泥；影响

1 引言

据有关协会网统计，2020年1月统计国内的会员生产企业钢渣产生量678.74万吨，比上年同期增加41.62万吨，同比增长6.53%。日益增加的钢渣伴随的堆存成本及环境风险问题给钢铁企业经营带来严重挑战，很多钢铁企业为适应公司发展需求，提高钢渣再利用率，解决钢渣堆存产生的占用土地资源、污染环境等问题，开始考虑钢渣的处理问题，钢渣可以作为水泥原料进行综合利用。

2 钢渣代替铜渣实验

某钢铁企业2019年共产110万吨钢渣，企业下属某水泥厂2000t/d生产线，在正常生产中于生料中掺入一定比例的铜渣，铜渣对水泥熟料的烧成和矿物形成有较好的促进作用,能改善生料的易烧性^[1]，熟料中f-CaO含量降低，在烧结过程中能适当降低熟料烧成煤耗,给回转窑的优质、高产、低耗创造了条件。钢渣含有与硅酸盐水泥熟料相似的矿物，在熟料高温燃烧过程中，起到了诱导结晶的作用^[2]，各地钢厂用矿结构不同导致钢渣质量不一，就公司实际情况是否能用钢渣代替铜渣需要进行实验分析。在该生产线选取连续时段实验，原料基本变化不大的情况下，以钢渣代替铜渣进行实验,对使用后的情况进行分析。

2.1 钢渣化学分析

对两个实验段的钢渣进行化学分析后，发现钢渣的Fe₂O₃含量均在20%以上，且含量较稳定，对比铜渣Fe₂O₃含量偏低，CaO偏高，但有害成分MgO（7.5-8.5%）偏高。具体分析见表1。

表1  钢渣对比铜渣化学分析

2.2 实验前后熟料质量变化

在该生产线分别选取连续生产的3个月作为实验期，分别采取掺加铜渣、钢渣代替部分铜渣（0.97）、代替全部铜渣（2.74%）的方法，并对烧制后的前后熟料凝结时间有一定的延长，但是从物理性能看，熟料质量无明显变化，对强度无明显影响。具体指标见表2。

表2  熟料指标比较

2.3 应用钢渣后磨机工艺影响

随着钢渣配比增加，外排量增加，生料磨台时产量明显下降。 当钢渣全部替代铜渣配料时，外排提升机电流上升明显，见表3，入库提升机电流下降明显，台时产量有所降低，实验期间严重时曾出现影响生产的情况。

表3  磨机工艺影响对比

生料系统采用立磨工艺，生料磨二季度磨辊磨盘磨损属于正常范围，7月开始钢渣替代铜渣后，应用大颗粒的钢渣后铁颗粒堆积在挡料圈侧，堆积的颗粒在热风的烘烤下, 一边翻转一边移动, 通过相互研压作用使磨辊大径端异常磨损加大，具体磨损情况见表4和表5，从各月磨损趋势可以看出，生料磨1号、3号磨辊在使用钢渣期间磨损量较大，最大达4mm/月，而正常情况磨损量＜2mm/月。磨辊磨损呈现上升趋势加剧，具体情况如下：

表4  1#磨辊磨损情况（mm）

表5  3#磨辊磨损情况（mm）

图1  1#磨辊磨损情况                         图2   3#磨辊磨损情况

图3   磨盘磨损情况

3 总结与建议

3.1 总结

1）钢渣掺入生料替代铜渣使用实验为期两个月，在掺加量满足配料要求的前提下，掺入钢渣应用于熟料煅烧后，无论是全部代替铜渣还是部分代替铜渣，熟料质量均无明显变化，钢渣使用效果与铜渣基本一致。

2）钢渣易磨性较差的特性导致磨机工况变化明显，台时产量下降，日常维护周期缩短，设备磨损加剧，间接增加了生产成本。

3）通过实验表明钢渣代替铜渣应用于熟料煅烧技术上可行的，但成本综合考虑需根据地区特性进行测算，同时钢渣作为铁质原料使用，在该钢铁企业下属2000t/d水泥生产线最大消耗量为2000吨/月，无法全部消耗所产生的钢渣。

3.2 建议

1）钢渣代替铜渣掺入水泥生料应综合考虑成本、地方特性等进行统筹考虑。

2）应进一步探索钢渣掺入加剧设备磨损的原因，寻找解决办法，达到钢渣代替铜渣降本增效的目的。

参考文献

［1］ 吴春丽.铜渣和钢渣配料对水泥熟料烧成的影响[A];中国硅酸盐学会水泥分会第三届学术年会暨第十二届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文摘要集[C];2011年

［2］ 张天飞,苏秀芳.利用钢渣配料生产水泥熟料;福建建材.1999(4)