【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 目 以建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)為目標(biāo)，創(chuàng)新運(yùn)用新工藝、新材料、新技術(shù)，為國(guó)內(nèi)乃至亞洲首創(chuàng)。該項(xiàng)目于 2021 年 5 月 29 日開(kāi)工，是目前亞洲裝備最好、技術(shù)最新、工藝最優(yōu)、能耗最低、產(chǎn)能最大的白水泥生產(chǎn)基地。主要生產(chǎn)生產(chǎn) P、 P 和外墻裝飾白水泥 [6]。 阿爾博波特蘭集團(tuán)公司是世界上最大的白水泥制造商和經(jīng)銷(xiāo)商，其投資的阿爾博波特蘭（安慶）有限公司是目前國(guó)內(nèi)最大的白水泥生產(chǎn)商之一，是中國(guó)白水泥行業(yè)極具競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)軍企業(yè) [5]。 由于白水泥生產(chǎn)工藝特殊要求與普通硅酸鹽水泥有較大差異，按照白水泥國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)要求白水泥熟料成分中要嚴(yán)格控制 MgO、 SO3 和 Fe2O3 含量， 因此對(duì)生產(chǎn)原料要求較高， 出窯熟料需采取水淬急冷漂白工藝提高熟料白度。熟料出窯后（ 1300℃）經(jīng)水淬急冷使微量 Fe2O3 還原成 FeO，鐵鋁酸鹽以 C6AF2 形式出現(xiàn)，以減少對(duì)白度有不利影響的 C4AF 含量，由于大大加快了熟料冷卻速度，生成大量不易染色的玻璃相成分，為此白水泥生產(chǎn)線在石灰石選礦、生料制備、熟料冷卻及白水泥包裝方面與普通硅酸鹽水泥相比，無(wú)論在工藝設(shè)備選型和工藝過(guò)程都獨(dú)具特色，對(duì)水泥工廠設(shè)計(jì)來(lái)講是一個(gè)全新的工藝過(guò)程，開(kāi)辟了一個(gè)新的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司出色地完成了阿爾博安慶白水泥生產(chǎn)線的總承包工作，是該公司開(kāi)拓創(chuàng)新能力和較高設(shè)備配套水平的充分體現(xiàn) [6]。 3 安慶白水泥生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)熟料產(chǎn)量和白度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過(guò)合同要求。該條白水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中采用大量新設(shè)備、新技術(shù)，可以說(shuō)是目前亞洲裝備最新、技術(shù)最好、工藝最優(yōu)、能耗最低、產(chǎn)能最大的白水泥生產(chǎn)線。但通過(guò)生產(chǎn)檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)者認(rèn)為該生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步完善。 (1) 石灰石破碎與水洗系統(tǒng)簡(jiǎn)化和改進(jìn) 安慶白水泥石灰石礦山是白鹿山石灰石礦，其礦山的含礦地層主要是船山組和黃龍組 ，物理性質(zhì)比較適合采用錘式破碎機(jī)。錘式破碎機(jī)的破碎比較大，一段破碎完全可以滿(mǎn)足石灰石粒度要求。而且我國(guó)的錘式破碎機(jī)的技術(shù)比較成熟，出一段破碎機(jī)石灰石的粒度可以控制在 25mm（占 90％）。如果改兩段破碎為一段破碎，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化流程。洗礦設(shè)備常用的有水力洗礦篩、筒形洗礦機(jī)、槽形洗礦機(jī)、平面篩分機(jī)及螺旋分級(jí)機(jī)等，各有適宜的應(yīng)用范圍 [9]。就阿爾博項(xiàng)目來(lái)講，若采用一段破碎，破碎車(chē)間可布置在礦山上，水洗車(chē)間布置在現(xiàn)有位置，既減少了車(chē)間的占地面積，又縮短了水洗車(chē)間與沉淀池之間的距離，減少了排水過(guò)程中泥沙沉淀的幾率。 其次，對(duì)安慶項(xiàng)目而言，采用筒式洗礦機(jī)是正確的，主要是針對(duì)礦石需要量大，且含泥量大，土壤塑性指數(shù)高的特殊情況。但筒式洗礦機(jī)也有一定缺點(diǎn)，例如耗水量較大，設(shè)備比較笨重等。根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)資料，筒式洗礦機(jī)的耗水量在 ，雖然水資源得到了循環(huán)利用，但沉淀池等設(shè)施占用的土地面積比較大，安慶項(xiàng)目天津設(shè)計(jì)院應(yīng)業(yè)主要求共設(shè)置了三組沉淀池，加上考慮檢修通道等要求，沉淀池占地面積約為 8 畝。 筒式洗礦機(jī)作為一種比較古老的洗礦設(shè)備雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但在實(shí)際應(yīng)用中還是存在一些問(wèn)題，后經(jīng)改造基本滿(mǎn)足生產(chǎn)要求?，F(xiàn)就其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 做一探討，首先可在筒體內(nèi)部設(shè)等距的內(nèi)螺旋擋料板，使被清洗的石灰石在筒體長(zhǎng)度方向分布均勻便于清洗，亦可聯(lián)合變頻調(diào)速統(tǒng)一調(diào)整石灰石在回轉(zhuǎn)漂白機(jī)的停留時(shí)間獲得最佳的清洗效果；其次清洗水管的開(kāi)孔在進(jìn)料端開(kāi)大孔增大流量加強(qiáng)清洗，另外在筒體上的開(kāi)孔應(yīng)為錐形孔，即內(nèi)小外大，可防止小塊石灰石堵塞孔影響清洗水的外流。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有部分白水泥生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)規(guī)模較小，原料需要量比較少，主要利用石材加工后的余料或在采石場(chǎng)對(duì)原料預(yù)先進(jìn)行挑選，原料粒度比較均勻，含泥量比較低，易于清洗。如果這樣，建議在板喂機(jī)和破碎機(jī)之間增加一臺(tái)波動(dòng)篩分給料機(jī) ，直接噴水進(jìn)行清洗，波動(dòng)篩分給料機(jī)下部設(shè)膠帶機(jī)及排水通道。給料機(jī)的篩下物的粒度可通過(guò)調(diào)整給料機(jī)滾軸間距進(jìn)行調(diào)整。這樣也不失一種簡(jiǎn)單有效的方式。 另外，安慶項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，沉淀池的設(shè)計(jì)就是完全遵照業(yè)主意見(jiàn)進(jìn)行的，但其采用的自然沉淀方式存在著沉淀緩慢、效率低，占地面積大等缺點(diǎn)，應(yīng)予以改進(jìn)。今后設(shè)計(jì)者應(yīng)考慮在沉淀池中加混凝劑等方式加快污水的沉淀，減少沉淀池的占地面積。 (2)葉臘石二段破碎機(jī)選型 [10] 原葉臘石一段破碎機(jī)選用 PE500 750 顎式破碎機(jī)，由于生產(chǎn)實(shí)際使用葉臘石與合同中給定的葉臘石粒度出入較大（原 合同中確定提供葉臘石粒度 250mm， 4 實(shí)際生產(chǎn)來(lái)料約 400mm500mm），造成顎式破碎機(jī)出料粒度范圍在 80mm120mm之間，使二段破碎輥壓機(jī)頻繁跳停。后經(jīng)更換一段顎式破碎機(jī)控制出料粒度50mm 以下占 80%以上，輥壓機(jī)才得以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。但由于顎式破碎機(jī)一般最大破碎比為 5∶ 1 左右，為了滿(mǎn)足輥壓機(jī)的進(jìn)料粒度，不得不強(qiáng)制控制顎式破碎機(jī)出料粒度，導(dǎo)致動(dòng)顎及定顎磨損較快。因此為了適應(yīng)礦山來(lái)料及合理的設(shè)備選型建議考慮采用如下流程。 一段破碎采用顎式破碎機(jī) PE600 900 最大進(jìn)料粒度 500mm，最小排料口100mm，控制出料粒度 80mm，能力 60100t/h 裝機(jī)功率 75kW。 液壓圓錐破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、水泥廠、砂石行業(yè)中，用于中、細(xì)破碎壓強(qiáng)在 350MPa 以下的各種礦山巖石，如鐵礦石、有色金屬礦石、玄武巖、花崗石、石灰?guī)r、沙巖、鵝卵石等。破碎比大，提高了產(chǎn)品細(xì)料比例和立方體含量，極大程度上減少了針片狀物料（現(xiàn)場(chǎng)了解一次破碎后片狀葉臘石較多）。二段破碎采用液壓圓錐破碎機(jī) HPC315 最大進(jìn)料粒度 100mm，最小排料 6mm，控制出料粒度 3mm，能力 80t/h 裝機(jī)功率 315kW。 當(dāng)然由于葉臘石磨蝕性較強(qiáng)，因 此在設(shè)計(jì)選型前還需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)液壓圓錐破碎機(jī)和輥壓機(jī)單位產(chǎn)量下的金屬消耗量進(jìn)行比較后以便最終確定流程。如能使液壓圓錐破碎機(jī)替代輥壓機(jī)將使工藝布置大大簡(jiǎn)化。 (3) 葉臘石濕法磨 在安慶白水泥生料制備系統(tǒng)中，選擇了兩臺(tái)準(zhǔn) 16m 濕法磨，經(jīng)二段破碎后（出料粒度≤ 3mm 占 97%以上）的葉臘石和石英砂單獨(dú)粉磨，然后用葉臘石料漿和石灰石、螢石、鉀長(zhǎng)石等原料立磨中研磨。由于采用葉臘石及石英砂單獨(dú)濕磨，雖然工藝過(guò)程中干濕結(jié)合十分復(fù)雜，但可以保證水泥生料中不含有大顆粒硅質(zhì)原料，這對(duì)提高白水泥熟料質(zhì)量和白度十分有利， 且減少了環(huán)境污染。 Φ 16m 濕法磨設(shè)計(jì)能力為 ，裝機(jī)功率 800kW。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算，當(dāng)前入窯生料量為 100t/h，其中葉臘石占比 13%14%，最大 18%，每小時(shí)葉臘石消耗量應(yīng)在 1418t/h 左右，從葉臘石單獨(dú)粉磨能力設(shè)備選型計(jì)算兩臺(tái)濕法磨能力相當(dāng)。但從實(shí)際生產(chǎn)看，大部分時(shí)間只開(kāi)一臺(tái)濕法磨即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，分析原因可能是因?yàn)槿~臘石經(jīng)過(guò)二段破碎后入濕法磨粒度較?。６取?3mm 占97%以上）的原因，使?jié)穹シ勰ツ芰Υ蠓岣?。設(shè)計(jì)中葉臘石系統(tǒng)應(yīng)按“破碎+粉磨”一起綜合考慮，如能減少一臺(tái) 濕法磨可以減化工藝流程，并降低不少投資。 (4)原燃料的預(yù)均化、生料均化 為減少成分波動(dòng)對(duì)窯操作的影響，對(duì)化學(xué)成分波動(dòng)大的輔助原料 硅質(zhì)、鋁質(zhì)、礦化劑及燃料采取均化措施，這一點(diǎn)在白水泥生產(chǎn)中應(yīng)予以重視。國(guó)外白水泥廠一般采用配有懸臂式堆料機(jī)，取料機(jī)的堆場(chǎng)進(jìn)行原燃料的預(yù)均化，均化效果好，但一次性投資大。針對(duì) 5 萬(wàn) t/年型白水泥廠，這種造價(jià)高的堆場(chǎng)方案不可取。為達(dá)到均化目的，遵照有效、實(shí)用而又節(jié)省投資的原則，輔助原料、燃煤經(jīng)破碎后，經(jīng)膠帶輸送機(jī)送至簡(jiǎn)易均化堆棚內(nèi)，膠帶機(jī)上設(shè)有布料小車(chē)，人字形分層堆 5 料，用鏟斗車(chē)端部取 料，均化效果可達(dá) 35。 生料成分的穩(wěn)定與否，直接影響到窯的熱工制度與熟料的強(qiáng)度和白度。要求入窯生料只允許在微觀范圍內(nèi)出現(xiàn)非均質(zhì)性。現(xiàn)代干法生產(chǎn)都非常注重生料庫(kù)的設(shè)計(jì)，它是保證窯穩(wěn)定運(yùn)行，緞燒出高質(zhì)量熟料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前新型生料庫(kù)型式較多，具有代表性的是控制流式（ CF 庫(kù)）和混合室式均化庫(kù)，一般都設(shè)計(jì)一個(gè)大庫(kù)，既作儲(chǔ)存庫(kù)又作攪拌庫(kù)，均化效果好，動(dòng)力消耗低，但這種庫(kù)控制復(fù)雜，比較適合大份規(guī)模水泥廠，若庫(kù)的規(guī)格小，其優(yōu)越性難以體現(xiàn)，同時(shí)可靠性也難以保證。在 5 萬(wàn) t/年白水泥生產(chǎn)線中，生料庫(kù)適宜采用穩(wěn)妥可靠的間歇式均 化庫(kù)，一庫(kù)作為儲(chǔ)存，一庫(kù)作為充氣攪拌，另一庫(kù)出料人窯，由于同時(shí)考慮了機(jī)械倒庫(kù)，均化比高，能夠很好地保證人窯生料 3CaCOT 合格率。不足之處是庫(kù)的個(gè)數(shù)多，充氣攪拌的動(dòng)力消耗大。 (5)燒成系統(tǒng) 原設(shè)計(jì)中考慮從篦冷機(jī)中部抽取熱風(fēng)作為三次風(fēng)，但實(shí)際調(diào)試過(guò)程中由于200℃的三次風(fēng)對(duì)于分解爐處的工況無(wú)異是摻冷風(fēng)，對(duì)分解爐內(nèi)保證煤粉穩(wěn)定燃燒作用不大，后加強(qiáng)窯內(nèi)通風(fēng)關(guān)閉三次風(fēng)門(mén)，分解爐中的燃燒趨于穩(wěn)定。另外原設(shè)計(jì)中出窯熟料入回轉(zhuǎn)漂白機(jī)前需經(jīng)輥式破碎機(jī) 破碎，后來(lái)由于業(yè)主的原因及調(diào)試期間出窯熟料細(xì)小，幾乎沒(méi)有預(yù)想的大顆粒物料，因此該破碎機(jī)沒(méi)有再加。以上流程是經(jīng)過(guò)富有多年白水泥生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主認(rèn)可，以及目前有多個(gè)工廠運(yùn)行實(shí)施的，因此應(yīng)該說(shuō)是比較成熟的。但為什么其它工廠可用三次風(fēng)需加輥式破碎機(jī)而目前阿爾博不能使用。問(wèn)題分析如下，原設(shè)計(jì)正?；剞D(zhuǎn)漂白機(jī)噴水量為 17t/h，但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間實(shí)際噴水量一直為水泵最大能力 25t/h，原本可以入窯作為高溫二次風(fēng)助燃及減少窯頭用煤量的大量熱量轉(zhuǎn)化成水蒸氣白白浪費(fèi)。二次風(fēng)溫較低窯頭燃料燃燒屬長(zhǎng)焰燃燒導(dǎo)致燒成帶拉長(zhǎng)而溫度不是很高，故 形成液相量也相對(duì)少，最終出窯熟料結(jié)粒細(xì)小不需加輥式破碎機(jī)。最佳的噴水淬冷白水泥熟料效果應(yīng)該是水滴表面被蒸發(fā)水滴大部分直達(dá)熟料，這時(shí)回轉(zhuǎn)漂白機(jī)中白水泥熟料被充分淬冷而又避免水分大量蒸發(fā)帶走高溫二次風(fēng)顯熱，實(shí)際觀察噴水效果以求獲得適應(yīng)白水泥熟料淬冷的噴頭。如果噴水量按正常 17t/h 獲得相應(yīng)的高溫二次風(fēng)，窯頭燃料雖然減少但燃燒穩(wěn)定充分，燒成帶縮短煅燒溫度相應(yīng)提高出窯熟料結(jié)粒良好，只有結(jié)粒良好的熟料在篦冷機(jī)中才能被充分冷卻，內(nèi)部的顯熱才能被冷卻風(fēng)大量帶出，此時(shí)在篦冷機(jī)中部抽取的三次風(fēng)溫度才能符合入分解爐要求。原被多余噴入 8t/h 的水量蒸發(fā)熱也相應(yīng)節(jié)約，從而降低熟料燒成熱耗。 如果依照阿爾博燒成系統(tǒng)現(xiàn)有工藝流程不變，由于出窯熟料顆粒十分細(xì)小，熟料高溫輥式破碎機(jī)的設(shè)置已無(wú)必要，這樣整個(gè)燒成系統(tǒng)（包括燒成窯頭、窯中和窯尾）布置標(biāo)高可以大約降低約 4m，僅此土建費(fèi)用可節(jié)省 40 萬(wàn)元。另外，按照目前阿爾博安慶白水泥廠實(shí)際生產(chǎn)情況看，入生料立磨的葉臘石料漿水分可以穩(wěn)定控制在 %以下，窯尾生料喂料只從 C2C1 旋風(fēng)筒連接管道處喂入（即五級(jí)預(yù)熱），原設(shè)計(jì)的兩套喂料系統(tǒng)可以減少一套。 (6)水泥粉磨 6 阿爾博安慶白水泥廠選用一臺(tái)準(zhǔn) 15m 兩倉(cāng)水泥磨與 TES250 高效選粉機(jī)組成圈流粉磨系統(tǒng)。水泥磨裝機(jī)功率 4200kW、轉(zhuǎn)速 ，設(shè)計(jì)能力P 為 92t/h、 P 為 114t/h。水泥出磨細(xì)度（比表面積） 40004500cm2/g、鋼球裝載總量 278t。 白水泥熟料在漂白機(jī)內(nèi)水淬急冷后形成密實(shí)玻璃相，顆粒細(xì)小難磨且磨蝕性高。白水泥粉磨后為減少 Fe 混入，一般在水泥磨內(nèi)的隔倉(cāng)板、襯板和研磨體全部采用高鉻合金材料。安慶 15m 水泥磨原設(shè)計(jì)為兩倉(cāng)磨，Ⅰ倉(cāng)裝大球，由于入磨白水泥熟料顆粒細(xì)小， 粗磨功能未能充分發(fā)揮；而Ⅱ倉(cāng)小球顯細(xì)磨能力不足。在生產(chǎn)調(diào)試過(guò)程中，將Ⅰ倉(cāng)長(zhǎng)度壓縮加長(zhǎng)Ⅱ倉(cāng)長(zhǎng)度，并對(duì)鋼球級(jí)配進(jìn)行多次調(diào)整，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中仍顯超產(chǎn)能力不足 [11]。對(duì)于白水泥的水泥粉磨系統(tǒng)，針對(duì)白水泥熟料細(xì)小難磨的情況，并且白水泥成品細(xì)度要求較高采用“輥壓機(jī) +單倉(cāng)磨”配置也許更加合適，這需要進(jìn)一步試驗(yàn)通過(guò)磨耗和能耗對(duì)比后才能確定。 若只考慮生產(chǎn) P 和 P 白水泥，其水泥白度≤ 84%的產(chǎn)品時(shí)，可采用大型水泥管磨，使用優(yōu)質(zhì)高硌襯板及研磨體即可滿(mǎn)足要求。若定位在長(zhǎng)期生產(chǎn)水泥白度在 84%以上的一級(jí)或特級(jí) 的更高質(zhì)量白水泥產(chǎn)品時(shí)，水泥磨宜采用立磨。若仍采用管磨，須使用陶瓷球作為其研磨體。另外，在水泥輸送環(huán)節(jié)上，盡量采用空氣斜槽等輸送設(shè)備，盡可能不用螺旋輸送機(jī)和 FU 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等有可能帶來(lái)“鐵”污染的輸送設(shè)備。 (7)水泥白度的提高 隨著技術(shù)進(jìn)步和使用要求的提高，人們對(duì)白水泥白度的要求越來(lái)越高。我國(guó)早期的 GB/T20211991 標(biāo)準(zhǔn)，將白水泥白度分為優(yōu)等品（特級(jí)）、一等品（又分為一級(jí)、二級(jí)）和合格品（又分為二級(jí)、三級(jí)）四個(gè)等級(jí)，其中要求最高的優(yōu)等品（即特級(jí)品）的白度 86%。而在替代 GB/T20211991 的新標(biāo)準(zhǔn) GB20212021中，規(guī)定白水泥白度值不低于 87%。若生產(chǎn)的白水泥白度達(dá)不到 87%，即不屬于合格品，因此我們要努力提高白水泥的品位。 A. 改變煅燒氣氛 還原氣氛下煅燒的熟料要比在氧化氣氛下煅燒的熟料白度高 5%左右。這是因?yàn)檫€原氣氛改變了有色礦物鐵鋁酸鈣固溶體的相組成和結(jié)構(gòu)，形成的 C6AF2固溶體的色澤較淺。另外著色能力強(qiáng)的 Fe2O3 中三價(jià)鐵，在還原氣氛中會(huì)被還原成 Fe3O4 和 FeO 其中的兩價(jià)鐵著色能力弱，熟料白度就可以增加。生產(chǎn)中的具體做法，是可以在生料中加入少量（約 %）的石油焦或焦炭， 使煅燒的物料顆粒中造成補(bǔ)充的還原氣氛，這樣一般可以提高熟料的白度 5%6%。另外燒成帶和過(guò)渡帶選用耐高溫的、低鉻低鐵的耐火磚，也有利于提高熟料的白度。 B. 采用水急冷措施冷卻熟料 熟料的冷卻過(guò)程是影響白度的又一個(gè)重要因素，采用水急冷措施可有效提高水泥的白度。因?yàn)殇X酸鹽相在急冷條件下，來(lái)不及大量固溶到鐵相中去，從而生成數(shù)量較少、顏色較淺的 C6AF2 型鐵鋁酸