飞砂料的形成原因及解决措施

从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因。

飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质(主要是表面张力)。

飞砂有两类:一类是熟料液相量太少而产生；另一类是粘散料，由于液相表面张力太小所致。

碱、硫和MgO等微组分含量高能使液相表面张力降低，特别是碱的硫酸盐含量高将使液相表面张力降低更明显。

提出了减少和避免飞砂的措施。

0引言所谓飞砂是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。

这种飞砂料的大小一般在1mm 以下，在窑内到处飞扬[1]。

飞砂料的出现，既影响熟料质量，又影响窑的操作。

据报导[2]，大同水泥厂曾因飞砂料的出现被迫降低煅烧温度，从而使熟料强度下降5MPa。

关于飞砂的成因，文献[1]认为，主要是SiO2含量太高、Al2O3和Fe2O3含量太低，因而液相出现太慢、液相量太少，熟料难以结粒，导致飞砂；另一原因是火焰太长，煅烧温度不够高，在料层中还存在大量不飞扬的料粒，未能结粒，待物料进入冷却带，细料粒才到处飞扬。

文献[1]还提出，克服飞砂的方法，若是由于SiO2太高引起则应适当降低硅酸率；若是由于煅烧操作中火焰太长而引起，则应适当缩短火焰或缩短高温带。

笔者认为，还有一种飞砂是由于粘散料引起，而粘散料的产生则是由于高温液相的表面张力太小所致。

乔龄山[3]在分析飞砂形成机理时认为，“国内水泥生产者忽视了液相表面张力和结粒的问题”，“要使熟料有一定的结粒度，熟料液相应有足够的表面张力才能结成较好的颗粒”。

他还指出:“硫酸盐饱和度过高降低了液相粘度和表面张力”。

这些观点笔者很赞同。

他所提出的表面张力太小形成的飞砂实际上是一种粘散料，这种飞砂的产生与液相量少所引起的飞砂在机理上完全不同。

因此，解决这种飞砂的措施也应该完全有别于液相量少所产生的飞砂。

本文在前人研究工作的基础上从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因并提出预防和解决飞砂问题的措施或途径。

1回转窑内物料结粒的机理从水泥工艺学原理看，水泥熟料是一种多矿物的集合体，是结晶细小的人造岩石。

飞砂料的形成原因及解决措施出处：水泥网发布时间：2004-5-15作者:温振新我厂２０００ｔ/ｄ熟料预分解窑生产线自１９９８年１２月２～５日通过系统考核后，生产运转一直正常稳定。

但在熟料生产过程中，发现熟料中的细粉（俗称飞砂料）量较大约占１０％，此飞砂料的产生不仅影响了熟料质量，减少了窑内的耐火砖、喷煤管、窑头罩、三次风管浇注料和窑头电除尘进口风管等设备的使用寿命，而且在处理飞砂料时还对环境造成污染。

因此，研究分析我厂飞砂料的形成原因并解决处理具有很现实的意义。

１飞砂料形成原因探析１．１原燃料因素（１）石灰石的晶型结构对物料煅烧结粒性的影响。

所用石灰石越纯，晶体越大，结晶越完整且有规则，其煅烧结粒性越差，所需热耗越高。

在相同的生产工艺条件下，其生产的熟料ｆ－ＣａＯ量较高，熟料强度低，并会产生大量飞砂料。

而当石灰石中含有一定的泥质成分，纯度较低，成非晶体状或细泥晶状时，往往结粒性较好，能够烧出质量较高的熟料且不易产生飞砂料。

从我厂的石灰石岩相分析报告来看，生产用石灰石中，高品位石灰石的晶型结构和晶体发育较好，而低品位石灰石的晶型结构较粗，晶体发育不良。

实践中发现，当用高品位石灰石生产时，熟料中的飞砂料量就大。

（２）石灰石中难烧的ｆ－ＳｉＯ２量过高，也易产生飞砂料。

我厂石灰石中的ｆ－ＳｉＯ２量较高，有些矿体平均大于５％，有不少地段大于６％，超出了一般规范小于４％的要求。

岩相分析也表明：我厂石灰石中ｆ－ＳｉＯ２的晶体结构较细，发育完好。

因此，这样高含量且发育又完整的ｆ－ＳｉＯ２很难将其磨细，因而造成生料易烧性较差而产生飞砂料。

（３）物料成分波动大也易产生飞砂料。

我厂矿山石灰石品质波动大，预配料效果差；加上生料库均化效果不理想，导致入窑的生料成分波动大，继而引起窑系统热工状况不稳，易产生飞砂料。

（４）燃料因素[１]。

硫酸盐饱和度过高易产生飞砂料。

熟料中硫和碱含量应有一定的比例，通常称为硫碱比或硫酸盐饱和度。

爆破飞石的控制及防护措施爆破飞石是指在爆破作业过程中从爆破点抛掷到空中或沿地面抛掷的杂物、泥土、砂石等物质.爆破飞石的危害主要体现在人员伤亡、建筑物损坏、机器设备破损等方面，而其中的人员伤亡是爆破飞石的最大危害。

统计资料表明,在我国由于爆破飞石造成的人员伤亡、建筑物损坏事故已经占整个爆破事故的15%〜20%,我国露天矿山爆破飞石伤人事故占整个爆破事故的27%。

因此，了解爆破飞石的危害,研究爆破飞石的产生原因,有针对性的开展爆破飞石的预防和干预措施,对防止爆破事故的发生具有重要的意义.1爆破飞石的表现形式爆破飞石主要有抛射和抛掷两种形式.抛射飞石多与被爆破介质结构中存在着弱面及爆生裂隙有关,由于炸药在岩体中爆破产生的高压、高速气体遇到裂隙、断层、节理、岩缝等软弱面时产生突然卸载,爆生气体携带由于爆轰波遇弱面反射产生层裂效应而破碎的岩块及弱面中本身就存在的岩块高速地抛射而形成；而抛掷飞石则主要与抵抗不足或装药过量而产生的爆炸剩余能量有关.抛射飞石的速度往往比较高,抛射距离也较远,影响范围大,对爆破安全的影响也很大。

2爆破飞石产生的原因过多的爆破飞石与爆破设计的不合理和爆破施工的误差有关系,爆破飞石产生的原因主要有以下几个方面.（1）装药孔口堵塞质量不好。

炮孔堵塞长度过小,或堵塞质量不好时,高温高压的爆炸气体中夹有很多石块冲出炮孔,形成冲炮,产生飞石.（2）装药过量,爆破荷载过大。

（3）局部抵抗线太小,也会沿着该方向产生飞石。

（4）岩体不均匀,遇有断层、软弱夹层等弱面时,爆轰气体集中冲出产生飞石。

（5）爆破剩余能量产生飞石.爆破时炸药爆炸的能量除将指定的介质破碎外，还有多余的能量作用于某些碎块上使其获得较大的动能而飞向远方。

（6）爆破时，鼓包运动过程中获得较大初速度的一些“物质”也会形成飞石.（7）其它偶然因素产生的飞石。

从本质上讲，爆破飞石是由于爆炸应力波、爆生气体的作用或两者的联合作用而产生的. 3飞散方向爆破飞石飞散方向和造成爆破飞石的原因有很大关系，各种原因引起的飞散方向见表1表1爆破飞石飞散方向4影响爆破飞石的因素（1）装药量。

煅烧高硅、高铝料的操作、调整方法从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因。

飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质(主要是表面张力)。

飞砂有两类:一类是熟料液相量太少而产生；另一类是粘散料，由于液相表面张力太小所致。

碱、硫和MgO等微组分含量高能使液相表面张力降低，特别是碱和硫酸盐含量高将使液相表面张力降低更明显。

所谓飞砂是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。

这种飞砂料的大小一般在1mm以下，在窑内到处飞扬。

飞砂料的出现，既影响熟料质量，又影响窑的操作。

据报导，大同水泥厂曾因飞砂料的出现被迫降低煅烧温度，从而使熟料强度下降5MPa。

关于飞砂的成因，主要是SiO2含量太高、Al2O3和Fe2O3含量太低，因而液相出现太慢、液相量太少，熟料难以结粒，导致飞砂；另一原因是火焰太长，煅烧温度不够高，在料层中还存在大量不飞扬的料粒，未能结粒，待物料进入冷却带，细料粒才到处飞扬。

克服飞砂的方法，若是由于SiO2太高引起则应适当降低硅酸率；若是由于煅烧操作中火焰太长而引起，则应适当缩短火焰或缩短高温带。

笔者认为，还有一种飞砂是由于粘散料引起，而粘散料的产生则是由于高温液相的表面张力太小所致。

乔龄山在分析飞砂形成机理时认为，“国内水泥生产者忽视了液相表面张力和结粒的问题”他还指出:“硫酸盐饱和度过高降低了液相粘度和表面张力”。

他所提出的表面张力太小形成的飞砂实际上是一种粘散料，这种飞砂的产生与液相量少所引起的飞砂在机理上完全不同。

因此，解决这种飞砂的措施也应该完全有别于液相量少所产生的飞砂。

本文在前人研究工作的基础上从硅酸盐物理化学角度讨论飞砂的成因并提出预防和解决飞砂问题的措施或途径。

1 回转窑内物料结粒的机理从水泥工艺学原理看，水泥熟料是一种多矿物的集合体，是结晶细小的人造岩石。

这些结晶一般都在100μm以下，即小于0.1mm。

有人认为，水泥熟料中矿物晶体的平均尺寸为:阿利特65μm以下，贝利特55μm以下。

出现飞砂料时应如何操作？回转窑煅烧回转窑煅烧出现飞砂料时，具有以下特点：
1、起火快、用煤少、火色差大、升重差小，火力保持在1400℃以上，即可看到火点物料发粘，翻滚不灵，提升起来后呈片状下落，而熟料不结块。

2、火色亮升重低。

当升重控制在1300~1350g时，感觉料好烧，用煤少，窑速稳，产质量高。

升重提高到1350g以上时，则感觉不好烧，用煤多，升重合格率低，窑速不稳，料发粘，窑皮恶化快。

3、烧成温度狭窄，黑影远，控制不住，易烧粘，由于物料不易滚翻，感到料层比正常的厚，易造成积料。

4、煤管向里送，“飞砂”更大，煤管拉出，情况好些，这主要是熟料冷却时间和冷却带长短不同所致。

5、飞砂料不易挂窑皮和长后圈，但易长前圈，有时3~4h就长起来了。

根据飞砂料产生的原因及特点，操作上就压一、二次风，降低尾温10~15℃，防止物料预热过度，减少物料在烧成带的停留时间，尽力抓住黑影烧，煤管位置一般偏外些。

若窑速基准慢，就适当加快窑速，减薄料层，降低烧成带热力强度，或提高产量。

在飞砂料出现的情况下，应及时处理前圈，使物料及时滚出烧成带，减少飞砂现象。

如果喷煤系统有问题，应缩小煤管口径，改变拔销角度，力求火焰变得顺畅集中，不易烧远，不涮窑皮。

在出现飞砂料期间，应加化验室研究，在保证f-Cao合格的情况下，压低升重考核范围，并建议改变配料方案，适当增加铁含量，改变熟料结粒差的状况。

回转窑常见故障及处理一、预热器堵料预热器堵塞是新型干法窑常见的工艺故障，也是比较严重的工艺故障。

主要原因有：1、操作不当或煤质差后燃烧，预热器系统高温，特别是C5溜子高温，导致的物料流动差，严重时有液相出现；2、由于结皮或翻板阀变形等导致的翻板阀卡死；3、长时间高温或漏风导致下料溜管结皮严重；4、内筒脱落或预热器耐火材料等异物脱落；5、风料不平衡，导致的塌料现象；6、有害成分：碱、氯、硫和镁等超标，这些有害成分熔点低、易挥发，在预热器内易循环富集导致大量结皮的出现。

当预热器发生堵塞时，旋风筒锥部负压急剧减小直至正压，下料溜管温度持续下降。

预热器出口负压增大，下级筒及分解炉出口温度迅速上升。

当判断出是预热器发生堵塞时立即止料停炉称，防止烧高温，降506转速及挡板压篦冷机风，注意在此过程中应控制好窑头负压，防止窑头正压。

根据窑电流退窑速至0.4rpm，窑头煤给定1-2t/h保温。

如果短时间内不能清通，则停窑熄火。

因现场巡检工在清料，应控制系统保持一定的负压，清料时窑头、篦冷机及熟料拉链机严禁作业或站人，防止生料粉涌出伤人。

二、飞沙料飞沙料是回转窑烧成带形成的大量细颗粒并飞扬的熟料，这种料一般1mm以下，在窑内到处飞扬，对窑的操作和熟料强度都有很大影响。

飞沙料形成原因：1、熟料KH、SM高，熔剂矿物少，熟料烧结主要在液相中进行，液相多熟料易结大块，液相少熟料结粒细小，易产生飞沙料。

2、操作不当，窑尾温度过高，物料预烧过好，充分分解，降低了物料表面活性和晶格缺陷活性，阻碍了阿利特矿的形成。

熟料中的液相也由于可浸润的表面减少了难以将物料粘结成粒，严重时造成熟料过烧又有大量粉料，即飞砂料。

3、生料中氧化铝和碱含量高，易产生飞沙料。

粘散料的特点是烧成带物料过粘，成片状滑动，很少滚动，熟料难结粒，产生大量飞沙。

原燃材料中有害成分含量高，熟料硫酸盐饱和度过高降低了液相粘度和液相表面张力，熟料结粒差产生飞沙料。

飞沙料的操作和处理：选择合理的配料方案和煅烧温度，熟料的三率值要适中；煅烧温度越高熟料液相量越多，反之越低。

所谓飞砂料是回转窑烧成带产生大量细粒并飞扬的熟料。

这种飞砂料的大小一般在1mm以下，在窑内到处飞扬。

飞砂料的出现，既影响熟料质量，又影响窑的操作。

飞砂产生与否主要取决于熟料液相量和液相性质（主要是表面张力）。

飞砂有两类：一类是熟料液相量太少而产生；另一类是粘散料，由于液相表面张力太小所致。

（１）飞砂料产生的原因１）液相量不足产生飞砂主要是液相量太少的缘故。

物料在烧成带停留的时间很短，预分解窑约10~15min，湿法窑最长也不超过25~30min。

若没有液相，C2S 和CaO粒子通过固相反应长大至1ｍｍ以上是十分困难的。

其结果是，这些细粒子随窑内气体悬浮并被气体带走，即所谓飞砂。

液相量太大，熟料易结大块，这是众所周知的事实。

反过来说，液相量太少则熟料结粒太小，即产生飞砂。

铝率太高，液相量随温度提高而增加的速度太慢，也易产生飞砂。

还原气氛使Fe2O3变成FeO，也使液相量减少，从而产生飞砂。

２）过渡带过长造成飞砂料带预热器的回转窑长径比在（16∶1）~（14∶1）之间，入窑生料的碳酸盐分解率约为30％～40％，回转窑内有一半长是碳酸盐分解带，过渡带不长，物料由900℃升至1250℃的时间约5~6min，所生成的中间相贝利特和游离石灰还没有太多的时间进行再结晶，由于碳酸盐分解所产生的表面活性和晶格缺陷也得以保存，这些都有利于形成均匀的结粒和加速阿利特的形成。

若生料入窑分解率过高，与窑的长径比不适应，回转窑内的碳酸盐分解带缩短了，而烧成带受火焰形状限制不可能随意拉长，结果扩大了过渡带，物料在900~1250℃的温度段内停留时间过长，在这个温度下物料的扩散速度很快，又不可能形成阿利特相，势必造成贝利特和游离石灰的再结晶，形成粗大的结构，降低了表面活性和晶格缺陷活性。

当物料到达烧成带时，再结晶的贝利特和游离石灰溶解速度变慢，使得液相量减少，难以将物料粘结成大颗粒，从而产生大量的粉料，即飞砂料。

３）配料不当，硅酸率过高硅酸率过高也是产生飞砂料的根源，硅酸率表示了在低烧过程中或在煅烧带内固相与液相的比例。

回转窑密封改进措施一、存在的问题某水泥有限责任公司5000t/d水泥熟料生产线，配备Φ4.8m×74m回转窑，窑头密封为双层鱼鳞片式密封。

鱼鳞片较短，容易磨损，鱼鳞片磨损后一旦窑内通风不畅，窑头负压波动，密封鱼鳞片处飞砂料大量逸出，飞砂料的逸出造成窑头平台、一挡平台及地面扬尘积料，环境污染严重。

同时，飞砂料的逸出加剧了一挡托轮的磨损，缩短托轮检维修周期，且飞砂料进入托轮瓦座内导致一挡托轮瓦润滑油更换周期缩短。

窑尾密封为气缸式，正常运行时，密封较好，无漏料情况，但停窑后预热器积料囤积于窑尾密封处，辅传转窑时，积料由密封处泄漏，既污染环境又增加了员工劳动强度。

为彻底解决窑头窑尾密封漏料问题，该公司于2019年大修期间实施了窑头窑尾密封技术改造。

二、技改方案该公司窑头密封漏风漏料的主要原因为窑头罩侧壁变形外突，冷风套太窄，造成鱼鳞片长度不够，柔性密封的柔性效果不好，同时冷风套的连接形式不好，致使冷风套连接不牢。

改造将窑头双层鱼鳞片式密封更换为新型柔性密封装置，主要措施：(1)对窑头罩侧壁变形处进行修复；(2)保留窑头罩的第一连接套，更换第二连接套，在第二连接套内加装挡料环装置，以防喷料。

具体部件包括：前挡料环，前挡料环迷宫套筒，挡料环，挡料环迷宫套筒，挡料环加固环两套，后挡料环连接套筒，后挡料环；(3)加长冷风套，割掉冷风套的喇叭口处法兰，重新制作一个宽350 mm的冷风套和一宽150 mm的喇叭口焊接到原来的冷风套上；(4)冷风套的连接改为活动弹簧板式，确保冷风套在冷热态的变化下与窑筒体保持稳定连接；(5)更换三层密封：三层密封由内而外分别为耐热不锈钢鱼鳞片、碳硅铝复合板和普通钢板鱼鳞片，中间的碳硅铝复合板有保温隔热作用，可有效降低漏风系数。

该公司窑尾密封存在的主要问题为冷态运转时漏料，这是因为窑尾的内套和扬料勺的配合不好造成的，窑尾密封漏料示意图见图1。

图1 窑尾密封漏料示意图改造具体措施：拆除原密封装置，更换内套，检查扬料勺并修整，清理扬料勺内浇注料，焊接立面法兰、连接套、锥体法兰，检查摩擦点、焊接摩擦套、漏斗，用管子把漏斗接到地面，在下面制造储料仓，储料仓侧面开口并安装闸门，安装三层密封(两层鱼鳞片夹一层碳硅铝复合板)，安装挂钩，紧固钢丝绳。