生料成分对熟料煅烧的影响
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高镁石原料对煅烧质量带来的影响与对策措施水泥熟料主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等四种化合物,次要成分为MgO、R2O、SO3等化合物,其中MgO含量允许达到5%,是次要成分中含量最多的一种。
江西永丰南方水泥有限公司是中国建材南方水泥(集团)公司在江西省吉安市永丰县陶唐乡投资新建的一条5000t/d新型干法水泥生产线,于2010年6月28日竣工投产。
其石灰石矿山质量(CaO:45~52.80%、MgO:1.00~7.00%、SiO2:0.50~4.00%)差异性波动大,石灰石原料品质主要表现在高镁、高硅、低钙石,通过矿山开采的精细化管理,多点搭配装车进厂等措施,才能满足水泥熟料生产用原料的基本要求。
1水泥原料中的MgO(1)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。
(2)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(1)熟料煅烧时,生料中MgO:2.50%~3.00%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。
(2)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。
(3)当熟料中含有少量细小方镁石晶格的MgO时,它能降低熟料液相生成温度,增加液相数量,降低液相粘度,增加液相表面张力,有利于熟料形成和结粒,也有利于C3S 的生成,还能改善熟料色泽。
引言在水泥生产的过程当中,熟料煅烧是非常重要的一部分内容。
提高水泥熟料煅烧的质量,保证水泥的质量,提高水泥的产量,降低生产水泥的消耗对于企业的发展来说具有非常重要的意义,然而要做到这三方面的内容不仅要控制水泥生产的过程以及相关技术的应用,也要控制水泥生产原料的质量。
对于水泥生产来说,生产原料的质量包括三大内容,分别是生料的易烧性,生料的均匀性以及生料的细度,在这三方面内容当中生料的易烧性会直接影响到水泥熟料的煅烧效率,直接影响到水泥的生产。
1、生料的易烧性基本概念在水泥的生产过程当中,原材料的燃烧过程会受到原材料本身的物质组成,颗粒大小,化学成分等因素的影响。
原材料的燃烧程度会直接影响到窑的产量,熟料的煤耗以及熟料的质量。
实际上水泥生料的易烧性是指水泥在煅烧的过程当中形成熟料的难易程度。
水泥生料的易烧性会受到原材料的物质组成,颗粒大小化学成分等因素的影响,如果易烧性好,则煅烧过程中所需要的温度较低,如果易烧性不好,则煅烧过程当中所需要的温度较高。
一般通过对水泥的原材料进行灼烧后,检验原材料当中的氧化钙含量来测定该原材料的易烧性的高低。
如果灼烧后氧化钙的含量过高,则说明原材料的易烧性很低,如果氧化钙的含量低则说明原材料的易烧性高。
2、影响生料易烧性的因素实际上对于水泥的灼烧来说,原材料的易烧性被材料的矿物组成、化学组成、颗粒组成、材料煅烧的温度和时间、材料出现的液相量、材料的塑料的相组成、煤灰的灰分以及窑的气氛这八个因素影响。
但是在这八个因素当中,原材料的矿物组成,化学组成和颗粒组成这三个因素会直接影响到材料的易烧性,其它因素的影响并非是由原材料本身的原因产生的。
而是在煅烧的过程当中煅烧的环境和煅烧的条件决定的。
在以往的研究过程当中,仅仅重视了原材料的化学组成和熟料的相液组成,这两方面的原因,而忽视了原材料的矿物质组成和颗粒组成。
通过实际的调查研究,能够明显的发现原材料的易烧性除了会受到化学组成的影响之外,材料的矿物质组成和颗粒组成也会影响到原材料的易烧性。
一、生料的易磨性的影响因素水泥生料易磨性的影响因素,许多资料大致定性为与物料的风化程度、断裂结构、晶型变态程度、胶结性质以及颗粒尺寸和水泥、f-SiO2的含量有关。
①以石灰石、黏土、铁粉三组分配料的生料易磨性,取决于石灰石的易磨程度。
石灰石矿山的地质成因,特征类型决定的生成环境不同,其理化指标发生改变,易磨性也各不相同。
其基本规律是Wi随f-SiO2的百分含量成正比增大,Wi值愈小,生料的易磨性愈好。
小于特征值的生料大多属于这种情况。
②配入的难磨组分如熔渣、矿渣、矾土等比例愈高,生料易磨性愈差。
配比在15%左右时,Wi值约增大10%,生料和水泥粉磨中都存在这种现象。
③入磨水泥分愈大,生料易磨性愈差,水分由1%增大到2%时,生料易磨性增大约12%,水分大于2%时,Wi则急剧上升。
生料粉磨过程是原料、配料、烘干等环节的系统控制过程。
通过合理选材、配料来调控生料易磨性,使Wi值降到最低,即为高效率粉磨奠定基础。
二、生料的易烧性的影响因素生料易烧性的意义:指水泥生料煅烧形成熟料的难易程度。
方法原理:指按一定的煅烧制度对水泥生料试体进行煅烧后,测定其游离氧化钙含量,用该游离氧化钙含量表示该生料的煅烧难易程度。
游离氧化钙含量愈低,易烧性愈好。
生料易烧性的表达方式:在某一已知温度下测量经规定时间后的f-CaO含量,f-CaO越低,易烧性越好,反之,越差。
测量规定温度下达到f-CaO≤2.0%的时间(θ),θ值越小,易烧性越好。
实用易烧性是指在1350℃恒温下,在回转窑内煅烧生料达到f-CaO≤2.0%所需的时间。
影响生料易烧性的主要因素:①生料的潜在矿物组成:KH、SM高,生料难烧;反之易烧,但可能结圈;SM、IM高,难烧,要求较高的烧成温度。
②原料的性质和颗粒组成:原料中石英和方解石含量多,难烧,易烧性差;结晶质粗粒多,易烧性差。
③生料中次要氧化物和微量元素:适量存在,有利于烧成,易烧性好,但含量过多,不利于煅烧。
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。
生料质量对水泥熟料煅烧的影响发布时间:2022-06-30T09:23:18.046Z 来源:《新型城镇化》2022年13期作者:陈磊[导读] 进而对水泥熟料质量产生影响;生料过于细小的话就会大大的减少生料磨机的产量,加大电能的损耗。
新疆圣雄能源股份有限公司水泥厂新疆吐鲁番 838100摘要:生料的质量是熟料质量的基础,并在很大程度上影响着熟料烧成热耗和窑的产量。
生料质量主要包括生料的易烧性、均匀性和生料细度。
用降低石灰饱和度和C3S,增加液相量来改善易烧性的方法势必降低水泥熟料的强度。
因此,在实际生产中,最好加入生料易烧性的改良剂(如矿化剂),提高生料的均匀性,本文简要论述了这些改良剂的机理及应用实例,并就提高生料的均匀性提出了自己的看法。
关健词:易烧性;均匀性;细度;熟料;煅烧对于水泥生料煅烧是一个高温复杂的不均匀产生反应的过程,原料的物理特点,地质和矿物,生料的细度与成分,颗粒构成,均匀性和率值对于生料煅烧的过程都有一定的影响。
生料在煅烧过程当中遇到高温之后发生活性反应的高低关键取决于原料自身的特性,液相粘度与液相量的大小对最后产出的熟料矿物形成速度起着决定性的作用。
率值与原料特性的不同,导致了生料易烧性的差异和不同,进而导致了水泥熟料的质量,产量和能耗出现较大的差异。
生料的细度对生料的易烧性有着非常大的影响,生料过粗会造成生料易烧性能的降低,进而对水泥熟料质量产生影响;生料过于细小的话就会大大的减少生料磨机的产量,加大电能的损耗。
1水泥生料细度对熟料质量的影响在通常状况下,生料细度控制和水泥的细度是不相同的,因为水泥细度和水化热的速度有着紧密的关系,所以水泥当中需要一些细小的直径为10um到20um的颗粒,这些颗粒状的物质被人们叫做“水化之花”。
但是对于生料来说,在制造水泥的生料当中更希望各种颗粒都是均匀的大小,这样更有利于对煅烧反应的控制。
但是有一些人认为生料细度越细对熟料质量就越好,对煅烧是进行的固相反应更加的有利。
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。
生料质量对水泥熟料煅烧的影响发布时间:2022-07-26T07:35:20.309Z 来源:《新型城镇化》2022年15期作者:栾科军[导读] 生料的质量是熟料质量的基础,并在很大程度上影响着熟料烧成热耗和窑的产量。
生料质量主要包括生料的易烧性、均匀性和生料细度。
新疆圣雄能源股份有限公司水泥厂新疆吐鲁番 838100摘要:生料的质量是熟料质量的基础,并在很大程度上影响着熟料烧成热耗和窑的产量。
生料质量主要包括生料的易烧性、均匀性和生料细度。
用降低石灰饱和度和C3S,增加液相量来改善易烧性的方法势必降低水泥熟料的强度。
因此,在实际生产中,最好加入生料易烧性的改良剂(如矿化剂),提高生料的均匀性,本文简要论述了这些改良剂的机理及应用实例,并就提高生料的均匀性提出了自己的看法。
关健词:易烧性;均匀性;细度;熟料;煅烧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。
1生料的易烧性对熟料煅烧的影响1.1易烧性的基本概念水泥生产中,生料在烧结过程中受其自身化学、矿物成份和颗粒组成的影响很大,特别对窑的产量、熟料煤耗以及熟料质量的影响最为显著。
一般来讲,水泥生料易烧性是说明其煅烧过程中形成熟料的难易程度的特性指标,受生料的化学、物理性质及矿物组成等多种因素的影响。
易烧性好则生料的煅烧温度可较低。
习惯上,生料在一定的温度(T)条件下经过一定时间(Q)煅烧后,通过测定f-CaO来衡量其易烧性,即:f-CaO=f(Q∶T),当温度超过1 300℃时,熔融相形成,易烧性随f-CaO的增大而降低。
易烧性通常用下列两个量中的一个表示。
在给定温度条件下,准等时线(Q=常数),测定f-CaO的值。
f-CaO的值增加,易烧性降低。
准等温线(T=常数),f-CaO≤1%的时间(Q)长,易烧性降低。
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。
生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中经历了一系列的物理化学变化。
煅烧是指将生料在高温下加热并进行化学反应,使其发生物理化学变化,最终形成水泥熟料的过程。
下面将对生料在煅烧过程中的物理化学变化进行详细探讨。
首先,生料在高温下经历了干燥和脱水的物理化学变化。
在煅烧过程中,生料中的水分在高温下逐渐蒸发。
这个过程称为干燥,是生料在煅烧过程中的第一个阶段。
随着温度的升高,水分从生料中脱离,使得生料中的水分含量逐渐降低。
干燥的过程中,生料内部的温度和湿度分布不均匀,需要通过合理的干燥工艺控制和调节。
其次,生料在煅烧过程中发生了碳酸盐分解的化学反应。
生料中的石灰石主要成分是碳酸钙,在高温下会发生分解反应,生成二氧化碳和氧化钙。
这个过程称为碳酸盐分解。
碳酸钙在煅烧过程中经历了两个主要的分解阶段。
首先,在700摄氏度左右,生料中的部分碳酸钙开始分解,生成二氧化碳和氧化钙。
随后,在900摄氏度左右,剩余的碳酸钙分解,生成更多的二氧化碳和氧化钙。
碳酸盐分解反应是生料煅烧过程中释放二氧化碳的重要来源之一。
此外,煅烧过程中还发生了烧结和矿化的物理化学变化。
烧结是指生料颗粒在高温下发生颗粒结合的过程。
在烧结过程中,生料颗粒之间的一些成分发生了反应,使得颗粒相互结合在一起。
这个过程改变了生料的物理结构,使其形成硬度较大的颗粒。
矿化是指通过添加适量的辅料来调整生料组分和矿化物的含量。
矿化对于改善生料的热稳定性和提高水泥熟料的质量有着重要的作用。
此外,在生料煅烧过程中还发生了一系列的化学反应,如氧化、还原、硫化等。
这些反应在高温下进行,使得生料中的各种化合物发生转化,并最终形成水泥熟料。
例如,生料中的氧化钙在煅烧过程中会与其他化合物发生反应,形成硅酸钙、铝酸钙等化合物。
这些化合物是水泥熟料的主要成分之一,对于水泥的性能和品质有着重要的影响。
总结起来,生料在煅烧过程中经历了干燥和脱水、碳酸盐分解、烧结和矿化等一系列的物理化学变化。
文章编号:1009-0398(2000)01-0009-05R2O、SO3对回转窑煅烧和熟料质量的影响□□蔡世赋 (葛洲坝水泥厂,湖北荆门 448032)摘 要:论述了R2O、S O3微组分对回转窑煅烧结皮、结圈和熟料质量的影响。
分析了R2O、S O3对水泥熟料强度、凝结时间、安定性和水化热等的不利影响,提出了相关解决办法和控制措施。
介绍了低碱水泥熟料的生产控制方法。
关键词:R2O;S O3;熟料煅烧;质量;影响中图分类号:T Q172.6+22 文献标识码:A引言优质硅酸盐水泥熟料的形成,与原燃材料、生料的化学成分、矿物组成和晶体结构以及生料中方解石、石英粗晶颗粒筛余物含量、熟料设计要求的矿物组成和性能、熟料煅烧设备、窑型及其工艺操作等因素密切相关,合格的生料和煤质是煅烧优质熟料的基础。
生料和煤灰在回转窑中的均匀混合及充分反应,对熟料煅烧质量产生巨大影响。
但在实际工作中,许多水泥工作者往往只重视CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等主体成分对熟料煅烧和质量的影响,而对R2O、S O3、Cl-、F-等次要成分的影响考虑很少。
许多水泥厂由于原燃材料、生料中R2O和S O3含量偏高,直接影响到煅烧操作和熟料质量。
表现为强度下降,凝结时间缩短,水泥安定性不良,回转窑结皮结圈严重,不能稳定生产525号水泥,直接影响到企业经济效益的提高。
因此,研究R2O、S O3对硅酸盐水泥熟料煅烧和质量的影响,并采取有效的措施,具有重要的意义。
l R2O、SO3对回转窑煅烧操作的影响1.1 对回转窑窑内结皮的影响回转窑烧成带衬砖表面粘挂一层由熟料液相和固相组成的混合物俗称窑皮。
当熟料高温熔体的数量、成分、性质以及窑头喂煤量、煤的热值、灰分含量及灰分熔点稳定时,窑内就会形成厚薄均匀的窑皮,其熟料质量和颗粒大小也就均匀稳定;当生料中A12O3、Fe2O3的总量增加、生料易烧性变好时,或原燃料中带入的R2O、S O3、MgO量增加时,均会导致窑内结长厚窑皮,影响窑的稳定操作且难以处理。
试析生料质量对水泥熟料煅烧的影响摘要:生料品质是水泥熟料品质的根本,对水泥熟料的烧成热消耗及窑产有重要影响。
生料的品质主要有易烧性、均匀性及细度三个方面。
通过减少石灰饱和度、减少C3、S含量、提高液相含量等措施来提高易烧性,必然导致水泥熟料强度的下降。
文章对几种改性剂的作用机制和应用实例进行了简单探讨,并对如何改善生料均匀度提出了一些见解。
关键词:生料质量;水泥;熟料;煅烧引言:在水泥生产过程中,熟料锻烧质量好,产量高,能耗低,它与企业的经济效益、市场竞争能力有直接的联系。
然而,要达到优质、高产、低耗的熟料锻烧,除了涉及到生产过程的控制、窑炉的工艺管理和操作技术外,生料的质量也起着举足轻重的作用。
影响水泥熟料的品质有很多因素,接下来,我们将分别阐述这几个影响熟料锻烧的因素[1]。
一、生料易烧性对熟料锻烧效果的影响(一)易烧性的概念在水泥工业中,生料的化学成分、矿物成分及颗粒成分对其烧结率、熟料煤耗及熟料品质有较大的影响。
生料可烧性通常是反映水泥的一个重要特性,与水泥的物理化学特性及矿物学特性等有关。
随着可燃性的提高,生料的焙烧温度也随之降低2]。
一般来讲,在一定的温度(T)下,通过对一定时间(Q)的锻烧后,通过对f-CaO的测定来度量其易烧性,即:f-CaO= f (Q: T),在温度高于1300℃时,会产生熔融相,易烧性随着f-CaO的增大而降低。
可燃性一般由以下两个参数之一来表示。
然后,通过准等时线(Q为常量),在一定的温度下,测量f-CaO的含量。
氟钙氧含量提高,可燃性下降。
F-CaO含量低于1%时,呈现出准等温线(T为常量),其耐火性能下降[3]。
(二)易烧性的影响因素煤灰和炉子的气体是生料控制的问题,而不是生料本身。
但是需要指出的是,很多企业在生产过程中并没有充分考虑到生料的易烧性,只考虑了生料的化学成分、熟料的相态成分,而没有讨论生料的矿物成分、粒度成分等。
在反应动力学方面,除了生料的化学成分外,还应考虑生料中的矿物成分,生料中的碳酸盐岩在生料中的分解过程与生料中的碳酸盐岩的类型及粒度密切相关。
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。
(二)SiO2SiO2主要在高温作用下与CaO化合形成硅酸盐矿物,因此,熟料中的SiO2必须保证一定的量。
当熟料中氧化钙含量一定时,SiO2含量高,易造成未饱和的硅酸二钙,硅酸三钙含量相应减少,同时由于SiO2含量高,必然降低Al2O3,Fe2O3的含量,则溶剂型矿物减少,不利于硅酸三钙的形成。
相反,当SiO2含量低时,则硅酸盐矿物相应减少,熟料中的溶剂型矿物相应增多。
(三)Al2O3在熟料中,Al2O3主要是与其他氧化物化合形成含铝相矿物C3A,C4AF。
当Fe2O3一定时,增加Al2O3主要是使熟料中的C3A含量提高,相反,则降低C3A含量。
(四)Fe2O3增加Fe2O3有助于C4AF的提高,但是过高的Fe2O3会使熟料液相量增大,粘度较低,易结大块影响窑的操作。
(五)MgO熟料煅烧时,氧化镁有一部分与熟料矿物结合成固溶体并溶于玻璃相中,故熟料中含有少量的MgO能降低熟料的烧成温度,增加液相量,降低液相粘度,有利于熟料的形成还能改善水泥色泽。
硅酸盐水泥熟料中,其固溶量与溶解于玻璃相中的总MgO含量约为2%左右,多余的MgO呈游离状态,以方镁石存在。
因此,MgO含量过高时,影响水泥的安定性,其含量一般不超过5%。
(六)P2O5和TiO2P2O5含量一般在熟料中极少,一般不超过0.2%。
TiO2一般不超过0.3%。
当熟料中的P2O5含量在0.1~0.3%时,可提高熟料强度,这可能与P2O5稳定β-C2S有关。
但随着其含量增加,含P2O5的熟料会导致C3S分解,形成固溶体。
因而每增加1% P2O5,将减少9.9%C3S,增加10.9%C2S,而且会促使β-C2S转变为γ-C2S。
故含磷高时会使水泥强度下降,因此用含磷原料时,应适当减少原料中的氧化钙含量,以免游离氧化钙过高。
熟料中的氧化钛主要是来自粘土.由于它能与熟料矿物形成固溶体,特别对β-C2S有稳定作用,可提高水泥强度。
但含量过多会使硅酸盐矿物晶格破坏,从而降低强度。
3. 熟料的率值及选择1.石灰饱和系数(KH)石灰饱和系数表示熟料中的二氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度,通常也简称饱和比。
从理论上讲,KH大小与熟料矿物成分有一定的对应关系。
KH高,则C3S较多,C2S较少。
(1)KH=1,此时熟料中SiO2全部被饱和形成C3S,而无C2S。
即熟料矿物组成为:C3S ,C3A,C4AF。
(2)KH>1,无论生产条件多完善,熟料中都有游离氧化钙存在。
即熟料矿物组成为:C3S ,C3A,C4AF及游离氧化钙。
(3)KH≤2/3=0.667.此时熟料矿物只有C2S,C3A,C4AF,而无C3S.当KH值较高时,工艺条件难以满足需要,往往游离钙明显增加,熟料质量下降,当KH过低,熟料中C3S过少,熟料质量也很差。
2. 硅率(SM)硅率表示熟料中SiO2含量与Al2O3 ,Fe2O3含量之和的质量比值。
硅率越大,则硅酸盐矿物含量越高,溶剂矿物越少,所以在煅烧过程中出现的液相含量越小,所需求的烧成温度越高。
但硅率过小,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,结炉瘤或结圈而影响窑的操作。
3. 铝率(IM)铝率又称铁率。
是熟料中氧化铝与氧化铁之间的质量比。
铝率高低在一定程度上反映了水泥煅烧过程中高温液相的黏度。
铝率高,熟料中C3A多,但C4AF就较少则液相黏度大,物料难烧。
铝率过低,虽然液相黏度小,液相中质点易于扩散,对C3S形成有利。
但烧结范围变窄,窑内易结大块,不利于窑的操作。
4.熟料率值的选择(1)KH的选择不易过高,KH过高时,一般都会使游离钙剧增,从而导致水泥安定性不良,并且当煅烧操作跟不上时,反而使熟料烧成率大幅度下降。
生烧料多,在生产过程中,最佳KH可根据生产经验综合考虑熟料煅烧的难易程度和熟料质量等确定,并应控制KH在一定范围内波动。
(2)SM的确定既要保证熟料中有一定数量的硅酸盐矿物,又必须与KH值相适应。
一般应避免以下倾向:a,KH高,SM高。
这时溶剂型矿物含量必然少,生料易烧性变差,吸收游离钙反映不完全,且游离钙高。
b,KH低,SM高。
熟料的煅烧温度不需太高,但硅酸盐矿物中的C2S 含量将相对增高,从而易造成熟料的粉化,熟料强度低c,KH低SM 低。
熟料的煅烧温度同样不需要太高,但溶剂型矿物总量较高,以致液相量较多,易产生结大块现象。
(3)IM的选择一般情况下,当提高KH便应降低IM,以降低液相出现的温度和粘度,有助于C3S形成。
二挥发性组分碱,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<1.0%,CL<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。
三低品位石灰石熟料煅烧为了加快推进三期万吨线场地自营工程进度,目前二期矿山部分运矿道路及大量的边坡土,土夹石需要搭配处理。
为此,近期对二期配料方案进行了调整,以低硅高铝物料煅烧为主。
1.低硅高铝物料煅烧的特性。
此种物料易烧性较好,液相量较高,烧结范围比较窄,系统易产生结皮,易出现结大块,窑内结圈,预热器堵料,篦冷机堆“雪人”,甚至是窑内结蛋。
2.低硅高铝物料的煅烧及操作。
低硅高铝物料易烧性较好,因此,在操作中第一,降低窑内煅烧温度,防止高温过于集中而造成物料过少烧或者发粘,,所以必须严格控制窑头煤的用量,严禁烧高温及大幅度加窑头煤,游离钙偏高控制在 1.0%左右。
第二,降低分解炉及五级筒溜子温度,五级筒溜子温度控制在860-865度左右,降低窑尾温度。
严格控制液相量在27%以内。
第三,篦冷机的操作,要加强对篦下压力和冷却风机电流的监控,防止头部堆“雪人”,根据泵的压力,可适当加快一二三段篦床的速度,保证篦床合理的通风量和入窑二次风温的稳定。
第四,加强对筒体温度的监控,发现窑内结圈及时进行调整,防止圈越少越大。
另外,燃烧器调整要求拉长火焰以降低窑前的温度,可将内流关至50-70%,外流全开。
三次风挡板可根据实际情况可适当关小。
第五,要及时的与质控处的质量调度沟通好,及时掌握生料成分的变化,及时调整操作。
总之,对于这种易烧性好的料子,最重要的就是不能烧高温。
生料成分对熟料煅烧的影响其实是个考虑因素非常复杂的一个过程,既要考虑原料品质的影响也要考虑燃料品质的影响,以及均化效果的影响。
因此,在熟料的煅烧过程中,只有掌握了生料在煅烧过程中的物理化学变化规律才能合理选择水泥熟料的煅烧方法和正确操作,煅烧出高质量的熟料。