磷石膏是磷化工生产中的固体废物，主要成分为CaSO4·2H2O，除了含有一部分磷和氟外，还含有少量其他杂质。由于磷石膏具有一定的腐蚀性，所以长期堆放不仅占用了土地资源，同时会严重影响当地的生态环境。本文在生料配料中掺加部分磷石膏进行生产，初步探讨了磷石膏对硅酸盐熟料煅烧及熟料性能的影响。

1．问题的提出

我公司石灰石矿山资源随着开采时间的延长，已开采至矿山底层，部分层面含有较多页岩，石灰石钙含量波动较大，对稳定生产造成了一定影响。同时页岩中碱含量的增加，对窑内煅烧也带来了不利。我公司使用原料的主要化学成分见表1。

表1 原料主要化学成分 %

碱属于挥发性微量组分，在较高的温度下容易挥发，而进入预热器C1、C2旋风筒等较低温度的区域后，就会冷凝在较低温度的生料上，一部分随热生料一起再进入回转窑，另一部分会富集黏结在旋风筒锥体或下料管上，造成结皮堵塞。碱的挥发同硫含量的关系密切，随着原料中SO3含量的增加而降低，窑气流中挥发出的碱和硫有很高的化合能力[1]，两者生成硫酸碱一部分会随着熟料煅烧带出窑外。

针对原料中碱含量的增加，经过对窑煅烧工艺状况的分析，决定在原料配料中适当提高SO3的含量，来达到硫碱平衡。经过对当地周边区域资源进行调研，决定采用部分磷石膏做原料进行配料生产。

2．试验基本情况

由于没有磷石膏作为原料的生产经验，在配料过程中采取了单独设置一个配料皮带秤，逐步增加磷石膏的掺加比例，及时通过对熟料的化学分析来判断磷石膏对熟料煅烧的影响。

选取2014年6月8日至7月4日近一个月以来，对磷石膏掺加前后以及掺加比例变化情况进行分析。磷石膏掺加情况为，从6月8～14日为空白期未掺加磷石膏，自6月15日起使用0.3%～0.5%磷石膏进行配料生产（6月15日夜班入窑生料SO3升高，磷石膏生料开始入窑煅烧），6月19日起磷石膏配比由0.5%调至0.7%，至6月27日停加磷石膏。6月28日至7月4日期间辊压机停加磷石膏，但生料库中仍存有部分磷石膏生料。

由于掺加磷石膏所占比例较小，且磷石膏中所含CaO只占29.45%，同时受石灰石品质的波动影响，掺加磷石膏前后原材料的配比情况变化不明显。但通过熟料的化学分析来看，掺加磷石膏后熟料中SO3呈上升趋势，见表2。

表2 熟料化学分析（平均值）

在掺加磷石膏的过程中，及时通过熟料分析来判断熟料中硫碱含量以及硫碱比的变化情况，在6月20日磷石膏掺加量达到0.7%之后，熟料中的硫含量最高达0.86%，硫碱比最高达到1.483，平均在1.242。

如果生料中SO3含量过多，意味着生成硫酸碱盐后，剩余的SO3则与CaO生成CaSO4，从而形成硫的循环，为避免熟料中硫碱比失衡，决定停止掺加磷石膏。

3．数据分析

（1） 6月15～19日使用0.3%～0.5%磷石膏配料和6月8～14日未使用磷石膏配料熟料化学分析对比可知，SO3平均升高0.12%，熟料饱和比、硅酸率基本相同，铝氧率略有降低，fCaO降低0.07%，熟料3d抗压强度升高1.0MPa。6月20～27日使用0.7%磷石膏配料熟料与6月8～14日未使用磷石膏时相比，SO3高0.25%，熟料KH降低0.013，SM、IM基本相同，fCaO低0.3%，熟料3d抗压强度升高0.48MPa，熟料硫碱比达到1.242已超出合理范围。6月28日～7月4日期间在熟料SO3仍较高的情况下，熟料3d抗压强度下降幅度较大。

（2） 使用磷石膏配料后，熟料fCaO有小幅度降低，最低时达到1.11%，比未使用磷石膏降低了0.3%。说明使用磷石膏后对熟料的易烧性有一定的改善，SO3等微量元素的增加降低了最低共熔温度，增加了液相量，降低了液相黏度，有利于熟料的煅烧和C3S的形成，对熟料的强度发挥有一定的促进作用。

（3） 使用磷石配料对熟料凝结时间影响不大。

4．结论

（1） 掺加0.3%～0.5%磷石膏配料时，对熟料的煅烧有一定的好处，改善了熟料的易烧性，可以提高熟料的强度，且对结皮影响不大。

（2） 掺加少量磷石膏配料对熟料凝结时间影响不大。

（3） 随着磷石膏掺加量的增加，熟料中硫含量的增加造成硫碱比偏高，熟料强度降低，易烧性变差。

作者：孙文博，张　伟，刘瑞起，李良峰

作者单位：鲁南中联水泥有限公司

文章摘自《水泥》杂志2015年第9期