1.1原燃料成分该厂各材料平均化学成分及不同矿点煤矸石成分见表1～表4。表1原材料平均化学成分(%)材料名称LossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaF2Σ石灰石42.6652.431.250.600.651.95－99.54铁粉6.443.8815.447.3361.380.50－95.37粘土7.781.5659.6716.539.411.49－96.44萤石－－－－－－64.58－表2煤的工业分析平均成分MarMadVadFCadAadQnet,ad/(kJ/kg)Qnet,ar/(kJ/kg)7.851.275.4449.9136.331908217583表3煤灰平均化学成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOΣ5.4366.7713.877.032.1195.15注:碱性系数M0=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)；质量系数K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)表4不同矿点煤矸石成分编号化学成分/%Qnet,ar/(kJ/kg)LossCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOΣ115.370.4657.4318.216.140.1197.861008217.030.3959.2217.773.320.3798.101206316.450.2357.1517.985.850.2797.931163415.110.4157.8718.456.270.0998.201034510.840.5060.9516.418.720.4597.87794610.440.7158.8818.878.850.2297.97810平均14.210.4558.5817.956.530.2597.9910031.2主机设备
Φ3m×10m塔式机立窑一台，Φ2.2m×6.5m生料磨及水泥磨各一台，Φ4.0m离心式选粉机，烘干机规格为Φ1.5m×12m，逆流式。
2应注意的工艺问题
2.1原燃材料及生料均化
为了确保出磨生料成分的均匀稳定，电工班还派出专人对配料秤计量准确性负责。而化验室控制项目亦由原来仅控制CaO、Fe2O3改为出磨生料CaO、Fe2O3、SiO2、烧失量同时控制，CaO、Fe2O3每小时控制一次，SiO2、烧失量每2h控制一次。通过上述措施，出磨生料CaO、Fe2O3合格率分别提高到70%及80%以上，SiO2、烧失量合格率分别可达65%左右，在此基础上我们进一步加强了生料倒库工作，使得入窑生料比出磨生料成分合格率提高15个百分点，为提高立窑产质量打下了基础。2.2配方问题
由于原有进厂煤质较差，带入的煤灰多，实际生产中粘土配料量不大，生料中Al2O3亦不高。而该厂习惯于高熔剂配方，因此，Fe2O3控制值较高，生料中Fe2O3控制值大部分在3.2%左右。窑内煅烧非常困难，经常发生塌边，出红料或者抽心现象。中部通风很差，窑工不得不经常停料提火，严重影响了熟料产质量。针对上述问题，在应用煤矸石后，适当地提高了n值，同时为了底火结实，便于用风，生料中Al2O3含量由原来的3.3%左右提高到3.6%左右，Fe2O3含量则由3.2%左右降至2.6%左右，饱和比则基本不变。通过上述调整，窑的中部通风状况明显好转，熟料质量亦有所提高，但物料上火速度仍比较慢，窑的产量不高，一旦由于机械故障而停窑，窑内很易结大块。针对这种现象，我们又采取了三方面的措施:首先针对物料底火较厚，窑内易结大块的特点，适当地降低了熟料配热量；其次针对物料上火慢的问题，改用了优质煤，进厂煤发热量由原来的18810kJ/kg左右提高到22990kJ/kg左右；第三，萤石掺量由原来的0.4%提高到0.6%。利用煤矸石前后的生、熟料化学成分见表5。
2.3成球问题
煤矸石没有塑性，难以成球，而且料球不稳定，入窑后容易爆裂，严重影响窑内通风。为此，我们将生料细度由原来的10%以内降至8%以内，同时改善成球装置，并适当增加成球水量，然后狠抓窑工操作，坚决杜绝明火或半明火煅烧，提倡深暗火操作。通过上述几方面措施，成球质量完全可以满足立窑煅烧的需要，而且窑内爆球现象很少发生。
2.4窑体结构问题
深暗火操作要求窑内湿料层加厚，底火下移，而要做到这一点，原有窑内喇叭口则已显得不适应。为此，我们将喇叭口高度由原来的1.5m加深到1.8m，角度则由原来的14.5°减小至12.5°。同时将风机电机功率由原来的155kW加大至215kW。通过上述改造，较好地满足了操作要求。
3效益分析
3.1提高了主机台时产量利用煤矸石代替粘土后，提高了主机台时产量，如表6。表6使用煤矸石前后各主机台的产量t/h项目生料磨立窑水泥磨使用前20.58.113.0使用后22.59.014.5由表6可知，使用煤矸石后，生料磨台时产量由原来的20.5t/h提高至22.5t/h。其原因在于:①入磨物料水分降低，有利于提高磨机的研磨效率及选粉效率；②原有粘土含砂量达30%以上，而煤矸石中基本不含砂质，因此易磨性得以明显改善；③适当改进了选粉机内部结构，同时对研磨体级配进行调整。
使用煤矸石后，立窑台时产量由8.1t/h提高到9.0t/h。其原因是:①生料配方由原来的高铁配方变成了高铝配方，加之坚持暗火操作，改善了立窑煅烧状况；②煤矸石中带入了部分硫，并适当加大了萤石用量，使得矿化剂矿化效果更为明显。
水泥磨机台时产量由原来的13.0t/h提高到14.5t/h，其原因在于:①使用煤矸石后，熟料中熔剂矿物数量降低，且由高铁配方变成了高铝配方，出红料现象基本消失，改善了熟料易磨性；②熟料强度得以提高，使得混合材掺入量由原来的8%左右提高到13%左右，改善了入磨物料的易磨性。
3.2提高了熟料及水泥质量
使用煤矸石前后半年的熟料及水泥质量统计结果如表7。
由表7可以看出，使用煤矸石后熟料强度及其它性能均比使用前有所改善，水泥强度在混合材掺量增加5%左右的条件下仍比原有强度高。
3.3显著降低水泥生产成本
根据该厂财务统计，得到使用煤矸石前后半年的水泥直接生产成本如表8。
由表8可以看出，使用煤矸石后，吨水泥煤炭成本显著降低，其原因是:①煤矸石带入了相当部分的热量；②节省了烘干粘土所需的煤量；③水泥中混合材掺量增加，减少了吨水泥中的熟料消耗，从而间接地降低了吨水泥煤炭消耗；④配方及窑工操作的改变对降低煤耗亦有贡献。由表8还可看出，电耗成本亦在原有基础上大大降低，其原因主要是主机台时产量显著提高及水泥中混合材掺量增加之故。据统计使用煤矸石后，吨水泥综合电耗由原来的95kWh/t降至80kWh/t左右。
4结语
综上所述，合理的配方是应用煤矸石成败的关键因素，而要达到配方合理，材料质量及均化程度(尤其是煤矸石均化程度)则是先决条件。除此之外，改善料球质量，提高料球在窑内的体积稳定性，确保窑内通风状况良好亦十分重要。实践证明，只要工艺措施合理，利用煤矸石代替粘土配料是完全可行的。既有利于环境保护，又可产生经济效益。
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