熟料煅烧质量的影响因素
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煅烧温度和时间对熟料质量的影响纯阅读作者:刘天振单位:淮海中联水泥有限公司来源:发布日期:2013—08-15影响熟料质量方面因素很多,但熟料在窑内煅烧是最重要环节之一.熟料矿物形成实际上是在液相量出现以后进行的.影响熟料质量方面因素很多,但熟料在窑内煅烧是最重要环节之一。
熟料矿物形成实际上是在液相量出现以后进行的.液相主要有氧化铁、氧化铝、氧化钙所组成(包括其他次要组分氧化镁、氧化钾、氧化钠等),在高温液相作用下,C2S逐渐溶解于液相中与f-cao化合成C3S,随着温度升高和时间延长,C3S晶核不断形成,小晶体逐渐长大,最终形成阿里特晶体.完成熟料的烧结过程。
实践证明,C3S的生成,如果熟料配料时三率值KH、N、P适当,生料成分稳定的条件下,主要取决于熟料煅烧温度、液相量、液相性质以及形成晶体反应时间。
本文重点介绍熟料煅烧温度和晶体反应时间对熟料强度的影响。
淮海中联水泥(287.08元/吨,0%)有限公司2#窑是由南京凯盛水泥设计院设计,2005年3月投产的5000t/d 熟料生产线,2007年8月公司利用现有1条日产5000t/d 熟料生产线的窑尾、窑头废气余热,配套建设了1*9MW的纯低温余热发电系统。
该厂3、6、7月份窑系统工艺参数平均台帐(一)6月与3月份工艺参数对比.CO平均值下降-44.12ppm。
二次风温上升+25。
2℃。
f—cao合格率上升+5.81%,在同等喂料量情况下窑速降低—0。
3rpm,主窑皮长度增加+3。
10m;由于窑皮厚度较3月份降低(见表五)。
窑内填充率下降窑功率同比降低—120A。
其它参数无明显变化。
熟料3天、7天、28天强度分别增加+1.38 Mpa、+5。
59 Mpa、+4.19Mpa,液相量略有增加+0.1%。
通过参数对比分析:CO平均值下降和二次风温以及f-cao合格率上升,都能说明窑系统通风状况较好,二、三次风比例合适,窑内煅烧温度同比较高;在同等喂料量情况下由于窑速降低和主窑皮长度增加,延长了熟料在窑内煅烧时间,使熟料矿物结晶更加完全,熟料强度提高明显。
生料成分对熟料煅烧的影响生料成分对熟料煅烧的影响一硅酸盐水泥熟料的组成1. 化学组成及矿物组成硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3四种氧化物,其总和通常占熟料总量的95%以上。
此外还有少量的其他氧化物,如:MgO,SO3,Na2O,K2O,TiO2,P2O5等,它们的总量通常占熟料的5%以下。
硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物的波动范围一般为:CaO(62%~67%),SiO2(20%~24), Al2O3(4%~7%), Fe2O3(2.5%~6%).硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物:C3S(45%~65%), C2S(15%~32%), C3A(4%~11%),C4AF(10%~18%)。
另外,还有少量的游离氧化钙,方镁石,含碱矿物以及玻璃体等。
通常,熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的含量为75%左右,合称为硅酸盐矿物,它们是熟料中的主要组分,铝酸三钙和铁铝酸四钙含量占22%左右。
在煅烧过程中,它们与氧化镁,碱等在1250~1280度开始,会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成,因而把它们称之为溶剂型矿物。
硅酸盐矿物和溶剂型矿物在熟料中占总量的95%左右。
2.化学成分与矿物组成间的关系熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而成,熟料矿物组成取决于化学组成,控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥熟料的中心环节,根据熟料的化学成分也可以推测出熟料中各种矿物的相对含量高低。
(一)CaOCaO是水泥熟料中的最重要的化学成分,它能与SiO2,Al2O3,Fe2O3经过一系列复杂的反应过程生成C3S, C2S, C3A C4AF等矿物,适量增加熟料氧化钙含量有利于提高硅酸三钙含量。
但并不是说氧化钙越高越好,因氧化钙过多易造成反应不完全而增加未化合的氧化钙(即游离氧化钙)的含量,从而影响水泥的安定性如果熟料中氧化钙过低,则生成硅酸三钙太少,硅酸二钙却相应增加。
会降低水泥的胶凝性。
矿化剂的分类:矿化剂:能改善水泥生料的易烧性,加速熟料矿物形成的少量外加剂。
助熔剂:能降低液相出现温度的少量外加剂。
氟化钙的影响:其它组分的影响:萤石、石膏复合矿化剂:掺氟硫复合矿化剂,形成熟料矿物的影响因素较多:熟料组成、CaF2/SO3的比值、烧成温度的高低。
(1)多采用高饱和系数、低硅率和高铝率配料。
(2)石膏掺量,以熟料中SO3=1.0~1.5%为宜;萤石掺量,以熟料中CaF2=0.4~0.8%为宜;CaF2/SO3=0.35~0.6%为宜。
(3)降低液相出现的温度,降低液相粘度,使A矿形成温度降低150~200℃,促进A矿形成。
有时出现不正常凝结现象:CaF2/SO3比偏高,煅烧温度偏低,KH偏低,IM偏高,窑内出现还原气氛,形成较多的C11A7·CaF2,若所加石膏不足以阻止其迅速水化,就会发生闪凝。
CaF2/SO3比偏高,煅烧温度过高,KH偏高,IM偏低,形成C6AF2,C3A少;C6AF2和氟固溶在C3S中,减缓C3S的水化,从而慢凝。
碱:(1)降低液相出现的温度,增加液相量,起助熔作用;(2)增加液相粘度,液相中质点扩散困难,烧结后料散;当有矿化剂时,R2O转变为R2SO4,液相粘度下降;(3)粘附在旋风预热器上形成结皮,严重时堵塞卸料管,影响窑正常生产;(4)取代CaO形成KC23S12、NC8A3等无胶凝性含碱化合物,析出CaO,使C2S难以再吸收CaO形成C3S,增加fCaO含量,C3S发育差,影响28天强度;当有矿化剂时,可促使含碱矿物分解;(5)水泥中含碱量高,易生成钾石膏(K2SO4·CaSO4·H2O),使水泥快凝;(6)在混凝土中,水泥中的碱能与活性集料发生“碱集料反应” ,使混凝土膨胀破坏;(7)碱还能使混凝土表面起霜(白斑)。
氧化钙:(1)降低熟料烧成温度,增加液相量,降低液相粘度,具有助熔作用;(2)主要固溶于铁相,能改善水泥色泽;(3)MgO过多,形成游离方镁石结晶,影响水泥的安定性。
碱对熟料煅烧和水泥性能的影响水泥熟料中的碱主要是指钾和钠这两种元素(以R表示),它们主要来源于原料。
粘土和石灰石中的长石、云母等杂质都是含碱的铝酸盐。
在用煤作燃料时,也会带入少量碱。
物料在煅烧过程中,苛性碱、氯碱首先挥发,碱的碳酸盐和硫酸盐次之,而存在于长石、云母、伊利石中的碱要在较高的温度下才能挥发。
挥发的碱只有少量排入大气,其余部分随窑内烟气向窑低温区域运动时,会凝结在温度较低的生料上。
对预热器窑,通常在最低二级预热器内就冷凝,然后又和生料一起进入窑内,温度升高时又挥发,这样就产生了碱循环。
当碱循环富集到一定程度时,就会引起氯化碱(RCl)和硫酸碱(R2SO4)等化合物粘附在最低二级预热器锥体部分或卸料溜子上,形成结皮,严重时会出现堵塞现象,影响正常生产。
因此,原料含碱量高时,对带旋风预热器的窑应采取旁路放风排碱。
含碱氧化物能降低熟料液相出现的温度和降低液相的粘度,起矿化剂的作用。
当含碱量较少时,它可促使C2S 吸收CaO生成C3S,而降低 f-CaO。
但含碱量高时,对熟料煅烧不利。
①由于K2O 和Na2O 的碱性比CaO的碱性强,当熟料中含硫量少时,碱主要取代CaO而与C2S 和C3A起反应生成KC23S12和NaC8A3,从而阻止C2S吸收CaO,并促使C3S、C3A 分解,析出 f-CaO,使熟料f-CaO 增加。
②当熟料中存在含硫化合物时,碱与硫化合生成碱的硫酸盐,它可以独立的稳定相存在于熟料中,亦可以钾-钠硫酸盐固溶体的形式(Na2O·3K2SO4 )存在,可以缓和碱的不利影响。
当SO3不足时,剩下的碱的氧化物反应生成钾硅酸钙与钠铝酸钙,从而破坏熟料主要矿物C3S、C2S、C3A的形成,并产生二次f-CaO,使熟料质量大为降低。
③生料含有的云母和长石,分解时需要较高的温度,因而煅烧中要延长生料的分解时间,从而压缩物料的烧成带,给煅烧操作带来困难。
碱对水泥性能的影响可表现在:①水泥中碱溶出快,能增加液相的碱度,可加速水化速度及激发水泥中混合材的活性,从而提高水泥的早期强度。
培训材料熟之三料质量控制及煅烧方面的影响因素一、熟料质量控制的重要性1、熟料质量是确保水泥质量的核心,熟料质量达不到要求,难以磨制优质的水泥产品。
其中配料和煅烧是决定熟料质量的关键。
2、从生料到熟料,是一个化学反应过程。
化学反应,最基本的核心就是要求参预化学反应的物质间的比例要满足理论要求。
参预化学反应的某一物质的量,不得过剩或者不足,否则,化学反应形成的结果,不是当初设计的结果。
因此,熟料生产过程实际上要求是很精细的,不是表面上的那种粗糙现象。
3、设计合理的熟料率值,通过良好的煅烧,才干生产出优质的水泥熟料。
1、原料磨工艺变化现代水泥企业,以节能高效为主要导向,装备和工艺流程日益简化和高效。
2、原料磨由过去的球磨机改为现代立磨,原料磨工艺装备的改变,对产品质量的影响。
3、球磨机的工艺特点,决定了生料细度更加均匀,900 孔细度小,只在 3.0%以内, 1800 孔细度在 12%以内。
立磨的生料细度粗, 900 孔细度在 6.0-8.0%, 1800 孔细度在 22%摆布。
由上看出,现代水泥工业改成立磨后,生料的颗粒级配产生了较大的变化,立磨的生料粗大颗粒占比例明显上升,中等颗粒的比例,也较球磨机增加了一倍。
4、现代水泥工业、细度标准的变化。
80 年代,国家旋窑管理规程对细度有控制要求,最开始的标准规定生料细度小于等于 10%,作为一次水泥工艺管理的标准来执行,其后更改为 12%。
后来随着先进水泥工艺发展,生料细度作为一次过程控制指标,再也不强制执行,由企业根据自身生产需要自行控制。
质量体系认证,也将细度标准作为企业自行制定来审核,细度标准被企业自身不断放松标准。
按照现行立磨的生产工艺,生料细度按 10%、12%、16% 等等标准,已经无法满足当前立磨工艺的要求,根据立磨的特点及与窑的产能关系,细度只能控制在 20-22%之间,即使控制较好的工厂细度也在 8 摆布。
但是 , 目前的细度控制指标,不表示细度粗对煅烧没有影响。
1、配料中硫、碱成分对煅烧有什么不利的影响?①影响煅烧过程的正常运行。
碱与硫的单独影响是,当熟料中碱的总量或SO3超过熟料重量的1%时,过量的碱(K、Na)会影响窑后烟室的结皮;过量的硫会引起窑内结圈。
当熟料中SO3含量在1%左右时,会有利于改善生料易烧性,并提高熟料强度,但要以硫的含量增加不降低饱和比为前提。
考虑硫碱比对生产的影响就更复杂。
在预分解窑中,保持硫碱比值的恒定是动态的。
由于物料在窑内停留时间特别短,热负荷又小,碱(K、Na)很容易随熟料带走,而硫化物仍在窑内挥发循环,此时由于碱的缺乏,在窑的后部会形成结皮的恶性循环。
如果窑的煅烧温度高,或火焰直扫到物料上,这种循环更会加剧,直到结皮或预热器堵塞发生。
而一旦在窑的低温区域,这些硫化物还要释放出来,使生成的熟料中SO3变高。
硫在窑内的循环与富集机理是:窑内的硫化物主要形式是SO2,它在窑内的来源是燃料中硫的氧化及硫酸盐的分解,理论上SO2低温下可氧化成SO3,但实际上99%的气态硫化物将是SO2,这样形成的SO2几乎都被旋风预热器中的K2O、Na2O和CaO所结合,当大量CaSO4在烧成区域再度挥发,并在窑尾和四、五级预热器形成硫循环结皮时,碱性硫酸盐的低挥发性将使它们存在于熟料中,这种循环严重时将引发预热器结瘤和堵塞出现。
②不合理的硫碱比值会影响熟料质量及易烧性。
熟料中因SO3过量会阻止C3S的形成。
成为形成黄心料的另一种原因。
熟料的褐色核心一般都认为是窑内的还原气氛所致,但是由于形成高贝利特和硫酸盐浓缩减少了熟料的渗透性,阻止了冷却期间亚铁(Fe2+)氧化成三价铁(Fe3+),这就成为黄心料出现的另一条途径,这本身又是由窑喂料的化学成分变化和硫化物在窑内的低挥发性所造成的。
褐色熟料的不良结果就是热耗增加、降低易磨性、损失水泥强度和造成水泥快凝。
2、生料配料中的硫碱含量应控制在什么范围?生料配料中的硫碱控制范围建议如下。
①热生料中SO3应小于3%,SO3和Cl-的总和应小于4%,其中Cl-含量对硫碱的比值影响很大,因为碱先是与氯化合为氯化碱,剩余的碱与硫结合成为硫碱化物。
优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高,碱含量低,矿物晶粒粒径较细小均匀,发育良好,当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分、率值等保持稳定不变的情况下,回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性,熟料中阿里特晶体尺寸发育大小,主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定。
因此,回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响,以下结合煤质,火焰形状和温度,熟料和煅烧温度,烧成带长度,窑型规格,窑速、升温速率和冷却速率等对熟料煅烧质量的影响作一初步探讨。
一、煤质的影响一般回转窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%,挥发分V在18%~30%,发热量QDW≥5000kcal/kg,煤粉细度要求控制在8%~15%,实际上,我国当前由于优质煤炭供应紧张且价格较高,许多厂家实际达不到这一要求,由于煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上,造成熟料颗粒表面富硅化,从而改变熟料表层矿物成分,C3S含量下降,C2S 含量上升,从而影响熟料质量,当前相应的对策措施,一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量,其比例控制在6:4左右,以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度,降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响;二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制,分解炉喂低热值煤,窑头喂高热值煤,可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。
二、火焰形状和温度的影响火焰形状的调节一方面取决于煤粉的热值、灰分、细度和挥发分的大小,另一方面还取决于一次风的风速和风量大小,即窑头燃烧器的规格和性能,调整好窑火焰长度也就是调整好烧成带长度,也即调整控制了熟料在高温烧成带停留时间,火焰形状和长度影响到熟料中C3S 矿物的晶粒发育大小和活性。
因此,在烧高强优质熟料时,必须调整火焰长度适中,既不拉长火焰使烧成带温度降低,也不缩短火焰使高温部分过于集中,从而烧垮窑皮和耐火砖而不利于窑的安全运转,回转窑内火焰形状粗细必须与窑断面积相适应,要求比较充满近料而不触料,正常形状保持其纵断面为正柳叶形状。
摘要:降低熟料煅烧煤耗,应针对主要影响因素,从减少热损失、降低热消耗、增加热收入入手,对系统分部优化。
C1筒分离效率低、废气温度高、熟料烧成热耗高、系统漏风严重等是造成热损失的主因;设备表面散热和冷却机系统损失热,也是不可忽略的重要因素。
降低热消耗,要重视生料易烧性的影响和余热浪费现象。
可采取优化篦冷机性能,挖掘余热发电潜能,优化烧成工艺,利用替代燃料,使用新型耐火保温材料等措施,回收余热增加热收入。
0 引言节约能源,提高能源利用率,是企业保障生产经营,实现可健康发展的长久之计。
结合生产实际,分析影响煤耗的主要因素,采取措施,降低熟料煅烧煤耗,既是企业提高经济效益,控制环境污染义不容辞的社会责任,也是适应市场需要,提高企业竞争力的必然选择。
更是我们每个水泥工作者应尽的社会义务。
1 影响因素与降耗途径1.1 主要的影响因素熟料煅烧过程是一个复杂的热工过程,虽然影响预分解窑熟料煤耗的因素很多,但对主要因素进行综合归纳,具体可划分为三类影响:(1)生产热损失的影响:生产热损失,主要指在熟料煅烧过程中,废气、熟料带走热,设备筒体散热等造成的热损失。
主要表现为C1出口废气量大、废气温度高、分离效率低。
废气热量不能得到合理回收利用。
耐火材料使用不合理、冷却机热回收效率低等,也是导致系统热损失大的直接原因。
(2)物料易烧性的影响:生料易烧性,是指在回转窑实际操作中,熟料煅烧的难易程度。
一般是以在一定温度下,生料经过一定时间煅烧后,生成熟料中所含游离钙的多少来表示。
因物料配料方案、熟料煅烧过程质量控制指标或中控操作中工艺参数匹配合理性欠缺等原因,导致物料易烧性差、热能浪费,使熟料煅烧热耗增加。
(3)系统热收入的影响:系统热收入是指在生产过程中,损失的热量被回收利用的程度。
因对系统散热损失回收利用的观念更新不及时、设备维护保养或技术改造不到位、能够回收的热量得不到回收,导致系统散热损失增大,热回收效率降低,热收入减少,进一步增大了熟料煅烧热耗。
一、专题——生料质量对窑煅烧及熟料质量的影响。
熟料煅烧是水泥生产的中心环节,能否做到优质、高产、低耗,对一个企业的经济效益和竞争能力,都是一个举足轻重的问题。
然而要做到熟料煅烧的优质、高产、低耗,与生产过程控制和窑的工艺管理及操作技术有关外,保证生料的质量就更为重要。
生料的质量包括很多内容.主要有:生料的三率值饱和比(KH),硅酸率(SM),铝氧率(IM),生料水份,生料细度,生料的化学成份及有害成份,均匀性等,下面对影响熟料煅烧及质量因素分别进行阐述。
生料的三率值饱和比(KH),硅酸率(SM),铝氧率(IM)对窑煅烧及熟料质量的影响石灰饱和比:熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S+C2S)所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值,表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成的硅酸三钙程度。
CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3KH=2.80SiO2KH过高,熟料煅烧困难,必须延长煅烧时间,否则会出现f-CaO,同时窑的产量低,热耗高。
KH过低,熟料煅烧容易,但熟料强度也低。
硅酸率:表示熟料中而SiO2的百分含量与AI2O3和Fe2O3百分含量之比。
SiO2SM=Al2O3+Fe2O3硅率随硅酸盐矿物与溶剂矿物之比而增减。
如果熟料中硅率过高时,则煅烧时由于液相量显著减少,熟料煅烧困难,特别当氧化钙含量低,硅酸二钙含量高时,熟料易于粉化。
硅率过低则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度,且由于液相过多,易出现结大块,结圈等,影响窑的操作。
铝氧率:又称铝率或铝氧率,是表示熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比,也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。
Al2O3IM=Fe2O3铝率高,熟料中铝酸三钙多,相应铁铝酸四钙就较少,则液相粘度大,物料难烧。
铝率过低,虽然液相粘度较小,液相中质点易于扩散,对硅酸三钙形成有利,但烧结范围变窄,窑内易结大块,不利于窑的操作。
生料的水份和细度对窑煅烧及熟料质量的影响水份:出磨生料水份偏高,热耗上升,另外水份大,生料粉的流动性变差,流速变慢,导致生料均化效果变差,易产生结库现象。
关于做好生料配料工作确保熟料煅烧质量杨剑摘要:生产配料主要是为了保证原料每个组分(石灰质原料和黏土质原料以及校正辅助原料)的整体数量之间的比例,通过进行高温煅烧,从而形成一种包含对应熟料矿物同时也可以满足其性能要求的熟料。
完善配料工作,主要问题不仅是在原材料的平均化上,还在配料师是否可以根据原材料的主要成分以及燃煤的质量和热工制度对生料值的平均配置可以达到科学配料,是否可以通过煅烧工况和熟料的质量来进行配料的调整。
关键词:生料配料;工作;熟料煅烧质量引言在进行水泥生产中生料配料是生产过程中最为关键的部分,生料配料在熟料煅烧过程中对熟料的质量有着关键性的作用。
在进行水泥生产中,配料师傅可以根据原燃烧材料的物理以及化学性质和生产条件来对原料的配比进行确定,从而得到煅烧合格的熟料在使用中的成分。
本文主要根据实际情况,来对每一个环节进行配料质量中存在的影响以及配料质量在生产中的影响,对配料工程师如何进行配料工作以及质量的控制和生产操作进行有效研究。
1科学配料根据原材料的成分调整配比现如今,每个企业的首要工作是减少各种原料的质量波动,减少原料的质量波动不仅是配料工程师的责任,同时也是企业进行发展的保证,对企业生水泥的质量有着重要的保证。
在夏季到来时,雨季较多,由于在外放置的原材料被淋湿,或者是在淋湿之后放置在配料站仓中,往往在下料中会出现粘仓和堵塞的情况,并且在进行处理中较为困难,进行清理工作量较大,从而对每一组进行配料区分有着严重的影响,对生料的质量带来了较大的波动。
配料工程师在进行配料中可以根据原材料的成分来进行调整配比,比如,在将石灰石与采矿选矿废渣进行搭配时,或者是高硅砂岩和低硅砂岩搭配、黏土和砂岩搭配、硫酸渣和铁矿渣其中包含的都是容易燃烧的工业废料进行搭配,配料工程师可以根据原材料中的辅助成分的含量来放置在一个库内,这样可以有效的减少出现蓬仓和堵塞的情况,同时可以有效的降低出现蓬仓的次数,并有效的降低了员工进行工作的强度,对原材料的成分有着稳定的作用。
挥发性组分碱,氯,硫对熟料煅烧的影响碱,氯,硫主要来源于原料和燃煤之中,它们在熟料的煅烧过程中表现为有利和不利的两个方面:一方面是微量的碱氯硫的存在可以降低最低共熔点温度,增加液相量,降低液相粘度,起助熔作用,促进C3S的形成。
另一方面是含量太高产生不利的影响,危害熟料质量。
1.挥发性组分的挥发凝聚循环(1).挥发凝聚循环。
碱氯硫化合物在熟料煅烧过程中,先后分解,气化和挥发,并随窑内气流由低温区窑尾系统逸散。
在温度降低到一定程度时挥发性组分中的一部分凝聚,聚集。
粘附于生料颗粒表面并随生料重又返回高温区,然后再度挥发凝聚,如此循环过程称作挥发凝聚循环。
在挥发凝聚循环中,随生料和燃料带入的碱氯硫所造成的凝聚循环称内循环。
随窑内气流及所含粉尘离开窑系统的挥发性组分,在利用窑尾废气余热烘干生料和煤粉的系统中,部分又凝聚于生料或煤粉中,收尘装置收集的粉尘也含有一部分挥发性组分,这些挥发性组分或混入生料中,或单独喂入窑内,这些就构成了挥发性组分的外循环。
(2).挥发凝聚循环的危害及防范措施。
危害主要是窑尾烟室,缩口,下料溜子及五级筒内壁结皮,堵塞,熟料结大块和窑内结圈。
防范措施主要是限制原燃材料中的碱氯硫含量.生料中K2O+Na2O小于1.0%,CL控制在0.015~0.020%.生料中SO3控制在0.4%~0.7%。
2.较高碱含量对熟料煅烧和质量的影响 (1)破坏熟料矿物C3S,C2S. C3A 的形成 (2)影响液相粘度。
(3)水泥结块,快凝。
(4)水泥制品性能变坏 。
碱(K2O,Na2O)使熟料液相粘度提高,因此常使煅烧温度提高,但碱的存在又使C3S和C3A等矿物水化加速,造成水泥凝结快,早强较高而28d强度却有所降低。
如果采用含硫煤或在高碱熟料煅烧过程中加入一定SO3,使之达到适宜的硫酸盐化程度,则可减轻碱的不良作用,但即使如此,熟料强度仍然是下降的。
熟料煅烧过程中的质量控制水泥的质量主要决定于熟料的质量,要获得优质的熟料,根据预分解窑生产的工艺特点,除要控制原材料和燃料外,还要有合格的生料,同时也要控制合理的熟料化学成分、矿物组成及率值。
但熟料煅烧过程中质量控制直接决定于熟料质量的优劣,从以下两个方面简述:1.熟料煅烧过程中的质量控制的目的游离氧化钙(f-CaO)的含量和熟料立升重是预分解窑熟料煅烧过程中检查熟料的重要指标。
游离氧化钙含量升高影响到水泥的安定性和强度,严重时引起安定性不良,使水泥制品变形和开裂。
熟料立升重的测量是检验熟料烧结过程中结粒的致密程度,确保熟料的强度,反映熟料的矿物组成,指导窑系统操作和配料。
因此,熟料煅烧过程中的质量控制的目的是结合工艺生产条伴及各项生产经济指标,通过对窑系统的正常操作控制游离氧化钙和熟料立升重在适当的范国内,一般预分解窑游离氧化钙可以控制在1.5%以下,熟料立升重大于等于1250kg/L,但根据不同窑型的生产状况,不同水泥企型对f-CaO含量、熟料立升重控制范围不尽相同。
2.熟料煅烧过程中质量控制的影响因素在窑系统工艺操作中,由于配料率值、生料细度和均化效果、燃料成分、煅烧、冷却制度、窑内气氛及不正常操作的影响,会使烧结熟料的f-Cao含量、立升重的检测结果不在熟料质量控制的指标内,造成生产工序质量事故。
因此,在窑系统工艺操作中,通过分析各相关工艺参数,判断造成生产工序下质量事故的影响因素,作出响应的工艺调整是非常必要的。
3.1配料率值的影响率值表明熟料各氧化物之间相对含量的系数,用来控制矿物组成,满足熟料的强度的控制;在窑系统操作中,常因生料的率值的波动而导致窑热工制度的破坏,一般生料的饱和比高,会导致生料很难烧,f-CaO偏高,操作员被迫增加喂煤,从而很容易烧坏窑皮;IM过低,会导烧结范围变窄,窑内容易结大蛋,严重破坏热工制度。
4.2生料细度和均化的影响生料细度和均化对熟料的烧成和熟料的质量均有重要意义,生料细度控制在12~15%(0.08mm方孔筛筛余),如采用立磨可放宽到16%。
氧化镁对水泥熟料煅烧的影响水泥熟料主要成份是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等四种化合物,次要成份为MgO、R2O、SO3等化合物,而其中MgO含量允许达到5%,是次要成份中含量最多的一种。
通常人们认为MgO影响水泥产品的安定性,规定了限制值,但实际上MgO在一定程度影响着熟料的煅烧,这种情况往往被忽视。
现根据国内外的研究成果及工厂生产实践,讨论MgO对熟料煅烧及其产品性能的影响,供有关技术人员参考。
1、水泥原料中的MgO水泥生产中,生料中的MgO主要来源于石灰石中的镁质矿物,这些矿物主要以硅酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石等不同类型存在。
当石灰石中MgO以硅酸镁形式存在时,可获得均匀分布和细小(1~5μm)的方镁石晶体,而以白云石或菱镁矿形式存在时,易生成粗大(25~30μm)的方镁石晶体。
我院曾对不同年代所形成的石灰石中MgO含量对熟料强度的影响进行了测试,发现石灰石中MgO的含量对熟料强度有一定的影响,总的趋势是石灰石中MgO含量越高,则熟料强度越低。
根据试验研究,镁质矿物中MgCO3的分解温度为660~700℃,白云石Mg(CO3)2的分解温度为800℃,而石灰石中CaCO3分解温度接近900℃。
在水泥熟料生产过程中,MgO较CaO先形成。
2、MgO对熟料煅烧的影响熟料煅烧时,约有2%的MgO和熟料矿物结合成固熔体,此类固熔体甚多,例如CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·2SiO2、3CaO·MgO·2SiO、7CaO·MgO·2Al2O3、3CaO·MgO·2Al2O3、MgO·Al2O3、MgO·Fe2O3以及C3MS2等,此类化合物的稳定温度在1200~1350℃,同时它还可能含有一些微量元素。
在温度超过1400℃以上时,MgO的化合物会分解,且从熔融物中结晶出来。
熟料煅烧质量的影响因素
优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高,碱含量低,矿物晶粒粒径较细小均匀,发育良好,当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分、率值等保持稳定不变的情况下,回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性,熟料中阿里特晶体尺寸发育大小,主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定。
因此,回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响,以下结合煤质,火焰形状和温度,熟料和煅烧温度,烧成带长度,窑型规格,窑速、升温速率和冷却速率等对熟料煅烧质量的影响作一初步探讨。
一、煤质的影响
一般煅烧用煤质量要求灰分A≤30%,挥发分V在18%~30%,发热量QDW≥5000kcal/kg,煤粉细度要求控制在8%~15%,实际上,我国当前由于优质煤炭供应紧张且价格较高,许多厂家实际达不到这一要求,由于煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上,造成熟料颗粒表面富硅化,从而改变熟料表层矿物成分,C3S含量下降,C2S含量上升,从而影响熟料质量,当前相应的对策措施,一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量,其比例控制在6:4左右,以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度,降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响;二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制,分解炉喂低热值煤,窑头喂高热值煤,可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。
二、火焰形状和温度的影响
火焰形状的调节一方面取决于煤粉的热值、灰分、细度和挥发分的大小,另一方面还取决于一次风的风速和风量大小,即窑头燃烧器的规格和性能,调整好窑火焰长度也
就是调整好烧成带长度,也即调整控制了熟料在高温烧成带停留时间,火焰形状和长度影响到熟料中C3S矿物的晶粒发育大小和活性。
因此,在烧高强优质熟料时,必须调整火焰长度适中,既不拉长火焰使烧成带温度降低,也不缩短火焰使高温部分过于集中,从而烧垮窑皮和耐火砖而不利于窑的安全运转,回转窑内火焰形状粗细必须与窑断面积相适应,要求比较充满近料而不触料,正常形状保持其纵断面为正柳叶形状。
当烧灰分高、热值低的劣质煤时,其一次风风速应适度加大,对于使用多通道喷煤管的窑应增加内、外净风风速和风量,使其火焰形状尽量控制不发散而形成正常火焰。
干法窑窑头火焰温度控制,视窑型大小而异,对于2000t/d以下的窑型一般控制在1650~1850℃之间,对于大型窑如5000t/d以上窑型,火焰温度控制在1750~1950℃的较高范围内比较有利,预分解窑内火焰温度取决于两部分因素:一是煤粉热值、灰分和细度,二是取决于二次风温大小,对于烧劣质煤的厂家提高二次风温尤其重要。
对于易烧性差的生料和含碱高的生料,适当提高火焰温度,采用高温烧成有利于熟料质量的提高和碱分的充分挥发可获得低碱熟料。
三、熟料煅烧温度的影响
一般情况下控制熟料煅烧温度在1300~1450~1300℃可确保熟料质量和烧结,对于当前我国相当部分厂家由于采用双高配料(高KH、高SM)生产高强熟料,其生料易烧性变差,相应熟料煅烧温度应适度偏高控制,控制在1300~1500~1300℃左右比较有利。
四、烧成带长度的影响
对于双高(高KH、高SM)熟料配料的厂家,要求控制烧成带长度比正常情况偏长一些,煅烧温度高一些,即"高温长带"煅烧,有利于熟料烧结和熟料质量的提高,一般控制烧成带长度在~左右为最好。
五、窑型规格的影响
窑的长径比对熟料煅烧质量有较大影响,如日产2000吨预分解窑的L/D当前趋向于较短一些设计控制,以设计控制在10~11左右的厂家较多,这样有利于熟料质量的提高,主要由于低长径比短窑相应缩短了过渡带的长度,有利于熟料升温速率的提高,也缩短了预分解系统入窑灼热生料的低温陈化时间,有利于熟料C2S和f-CaO及时溶入熟料液相和C3S的形成和结晶,对优质熟料的形成较为有利。
窑的直径大小也对熟料煅烧质量有一定影响,一般认为大直径窑比小直径窑有利于熟料煅烧质量的提高,一方面是因为大窑在配料时采用高SM、高KH配料,SM控制在~,KH控制在~,而大直径窑窑头喷入燃煤量大,火焰温度高,有的甚至高达2000℃以上,仍然可以将以上双高配料的熟料煅烧充分,质量良好。
六、窑速的影响
对于短小型预分解窑,由于其长度比大型窑短,窑速应偏低控制较好,如:Φ3×48m、Φ4×43m预分解,窑速控制在~转/分。
对熟料质量比较有利,主要是因为其窑长较短,为确保熟料在短窑内的高温停留时间,窑速偏低控制较为有利。
七、升温速率和冷却速率的影响
优质熟料形成要求预热器分解炉气固换热效率高,传热快,在窑内过渡带升温阶段要求快速升温,主要操作要求就是要适度提高窑速、加大灼烧生料翻滚频次,缩短过渡带长度,延长烧成带长度,促进熟料的矿物形成和烧结,烧高强优质熟料要求快烧急冷,窑头篦冷机操作要求强化一室、二室高压风风量迅速,强化冷风对高温熟料的冷却效果,这样有利于熟料质量的提高。
八、窑气氛的影响
回转窑内燃煤燃烧过剩空气系数一般要控制在~左右,以窑尾废气中氧浓度控制在2%~3%左右为较好,即保持微氧化气氛操作,若过剩空气系数控制过低,二次风不足,易导致还原气氛产生,窑内出现还原气氛,会产生CO气体,且熟料中Fe2O3成分被CO
还原成FeO,影响熟料液相成分和黏度,影响熟料烧结,易产生大量黄心熟料,也浪费热量和燃煤消耗量,从而影响到熟料质量的提高。