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发表于 2009-4-23 15:06:19
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来自： 中国黑龙江佳木斯
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一.影响烧成的主要因素:3 s# J' r) J% k/ S, l3 d7 A+ U
1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
" [* S0 M5 ?1 @: v' A+ E! w0 N3 m 还原气氛→黄色熟料(不好)
. _# ?4 D. h' L5 u; J& I2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。( k9 A" ^! S- d/ r+ C' o; l: U
3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减+ G2 c/ a6 d; ]
料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
! ~ c. a& Y) d1 V: e- p- u4.熟料组成(n、p、KH)。
: r# [! I* j4 F1 E$ ?' S' B6 e$ w二.熟料的形成:
+ x* n% T, d D6 n- S 熟料形成期间所发生之反应可分成如下温度范围来概述之。3 ~$ s6 ?( f) m# M; x4 V
1.熟料开始的组成:" u. B6 \' q& u' Q
方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、; Y- f3 i1 ~4 C2 S
铁粉(Fe2O3)% c6 P0 ]; {4 e. u- R) f6 i, j
2. 200℃以下 生料中游离水干燥
. N3 t3 e# a0 s4 C 100〜400℃ 黏土中结晶水逸失
5 F N7 V3 C; `- q4 V. o 400〜900℃ 黏土分解成Al2O3+SiO2
) l) |0 `9 q" e8 `! j, c: i; m6 W/ W 550〜900℃ 生料→CaO+CO2
- }! _9 Y# }$ s: b2 Z5 Q>800℃ CA 固态反应 ^/ o, `( H) n+ U! O# Y
>850℃ 铝酸盐
# v- A3 ]; B* F, g6 _) ^>830℃ C2S(至1200℃时,完全生成)
' P2 x5 v9 m6 _4 X4 w随颗粒变小、温度上升、晶格变形而加速 烧成反应 9 U. k# P& N$ {
>1260℃ 烧成反应开始,出现液体(熔融物),料中主要含固体C2S、游离 CaO及液体,固体在液体中形成溶液,使扩散反应加速,C2S+CaO→ C3S,C3S是水泥中的主要矿物
* O4 b6 t. {' W4 `: L7 n9 o 1450℃时 液体含量达20〜30%,视化学组成' i0 F ? G1 B7 K r' e2 j- t) o+ O4 ^
而定,n增加时液体含量减少
" p0 j" j- W( i >1400℃ 几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆, x9 D+ x/ ?0 u& w& ]
在液体中了,液体组成为CaO 56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%' r3 h& A" h0 \8 S [: |
冷却期间 液体熔融物结晶成C3A及C4AF
" I! M0 g3 m& Z" A- f0 b2 L/ D. C: } 3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):% V! m; V4 P: R z& O) t
硅酸三钙 C3S━(3CaO•SiO2)9 I T% l# k# F S, b' r6 ^1 ]
硅酸二钙 C2S━(2CaO•SiO2)+ B+ {: h# }- J: n/ p& k2 {1 I! d# h
铝酸三钙 C3A━(3CaO•Al2O3)! X! _: F, X- l( t. l) x; j
铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)- Q X: z0 p6 d5 i
它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。 t2 v+ f" r2 R1 O
三.窑中各带之长度:
. T" r* Y+ X& S/ ` 窑型 分解带 过渡带 烧成带 冷却带! o8 D+ S; E8 Y0 ~4 a
L/D=14〜17 3〜4D 5D 5〜5.5D 1.5D5 D' N5 d( ]! F
L/D=10〜11 1.5〜2D 4.5D 3.5〜4D 1D
) e1 D& W/ x* _ ? 物料停留时间 2min 6min 10min 2min+ @$ K- j* _/ \ N7 g% d
四.影响预锻窑产量和质量的因素:如操作水平、原料及燃料质量、
9 V* F1 m' i" u 生料成份及预均化程度等。7 O+ @6 d# T: E# B$ a {
1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键:
: K5 r) j) n% w 生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,
- b& Q( L* ?( ]* [ x3 l$ | f/ v8 W 使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
( L9 U& Y+ H# ~& ] \% V0 z 易形成长厚窑皮和结大球使窑的操作状况恶化,然而此时生料 ! B. g6 Z3 J* x! j
中碳酸盐矿物含量低,会减少熟料的形成热,可降低热耗量。; h8 A- i. y+ h: v8 P
SM低的生料,熔剂性矿物的总量增加,即物料的液体量增加,易
; K# T7 @3 x$ H5 }9 t9 _. [ 造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。" \ }3 x2 b/ b* O: O
SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+
( b4 S: r+ n8 h& J, @ SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜/ j0 _; Y7 j9 @, P, T9 n1 s1 w
任熟料烧成。
/ A i0 c1 C( c8 d- a) ~) W IM高,使液体黏度提高,但由于窑中火焰温度高,故也没有问* W; Q4 v+ J9 A5 w0 \9 o
题。, p/ T( t3 R8 L; P3 K
宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配5 i; ?+ Z6 X4 y- l7 X7 w
料,稳定生料质量,降低标准偏差。
* Q4 y4 B6 F, ~( W) @ 2.原料及燃料质量:
9 \4 d R. G' x* f9 K. L MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含
4 C- g7 a5 `8 d) l1 B( R7 f 量过高易使烧成带结球。% j5 Q5 }3 m) S+ u0 K7 S
SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统' L- d9 t/ P/ F
中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。# L6 p0 B* `! Z
Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带
5 B. D* X4 l- } 开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与
( c U" l% O+ }. P6 q, r SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
4 R* M+ D) C \3 X7 C- D* f- @ 氯来自原料及煤炭,氯也会在高温下挥发与碱份形成氯化碱在0 p& j# B9 ^! E( R2 @+ X* k7 E
窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。3 o0 Z" H) Q W9 _
适合燃煤用的生料若突然改燃油时,会造成难烧,这是因为缺
! d- a" G/ U7 u5 G- e4 l0 m 少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。3 b1 V3 d* Q7 z; g- n2 G S
3.配料方向：
8 g: s) C/ }' |! n+ _8 Ra.确保入窑生料一致稳定。
/ s+ o* }8 \. k0 W- \ |9 A# [ b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。- ?5 `7 M4 }3 C# _3 d
c.连续一致的入窑生料成份,是窑适当操作的最重要关键。
$ A' O. [; ]$ P- L五.生料组成份对易烧性之影响:
6 a2 e0 t; T" G; C6 u# X | 生料易烧性系生料在窑中转变成熟料之相对难易程度,可标示
+ ?$ I9 k4 l. U9 ~% y. m6 ^ 出将生料烧成良好质量熟料所需之燃料量。& Z! F$ `7 Z2 v3 Q
名词定义 易烧：生料须较少之燃料即可烧成熟料。2 _, d5 @+ r( K3 N. a4 d6 t
难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。4 G, O, W. _- [) L
生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
8 ?( b9 X1 U: N 1.硅氧系数(SM)：1 o" d/ J8 a, C6 G0 w& u
SM= SiO23 l/ F% K# ^% i! d7 b1 N2 w
Al2O3+Fe2O3
. u+ N7 [& J% X, p 硅氧系数增加将使易烧性变差液体含量减少(见下图),因为
% B; y! q' K3 m) n0 m7 V Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
4 m: Z! v/ N& z& J& x; s" c 2.铁系数(IM):
6 H" e9 l$ E1 v) o IM= Al2O3& ?7 K& c* ]: ?5 T6 B0 }/ ^) P* |
Fe2O31 J2 b7 B y4 L' C! e/ l
铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越. I/ e" U" ?3 r9 E8 @5 ~6 b" x3 u) ]
容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
1 V; ~! u& p! v3 @! l& X& H" P5 w 熟料IM=1.4～1.6之间最佳,易烧性好,偏高时,会使易烧性变
7 M8 q6 R8 b# }& F 差。8 y& l# E, m8 S2 ], F+ s" [
3.石灰饱和度(LSF):- c+ ^8 V3 X6 H
LSF= CaO
! j; s1 G! i+ ? 2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
4 n2 N3 B3 w9 L$ ~. V) m 熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
) F$ T, h: p$ Y' J7 j1 u$ t 中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
, D6 h% Z) P0 _% L1 o7 m LSF在一般值时,窑温升高,熟料中fCaO降低,此时可从fCaO
8 |- m' e) Z8 N/ W+ H, D! w- x% ~2 r 含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
0 e# c. d- E% k' M 一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
" Q# V y' W, |2 p6 e4 v0 P 5.液体含量:熟料在1450℃烧成时将形成半液体状态,此熟料床粘
( E, Z. e" j3 v1 E 稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。" f7 Q' r; U. D- T7 Z t# a
液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
$ _8 @; N9 z! V- m5 V5 s 或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高5 @+ `) w2 Q$ s$ x" M
计至2%。3 X0 g6 j* w$ d9 q D& x
熟料中液体含量通常介于25〜27.5%之间,与温度成正比关系,
# y; s( \0 k6 u/ a+ n 液体含量较高时,烧成带熟料床外观较粘,将使熟料较易烧成。
n7 E- \5 c# }2 M* x, ?* d& t六.易烧性分析:
. r, J! p! R3 S/ O4 a* G. e8 ?1. 生料成份之改变对窑操作有很大的影响,故烧手应预先掌握入 ; t/ R2 z+ h5 x6 g2 V; R' |
窑生料成份的变化情况。' u/ S* O b7 Q. V- _
2. 入窑生料之粒度分布状况应尽量均一,减少变化,尤其粗颗粒的
. M$ @* t2 @4 q' L0 S. G生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。0 }" e/ j& G! l: r
3.Kuehl's烧成指数 & b! t8 y. X: N/ b
" ^, u9 H9 T1 Y2 a
值越高表示越难烧。, S: w7 n7 L* C5 u
4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总$ `& y, ^) O" M' m" L/ B
碱份),值越高表示越难烧。
9 A6 l6 _8 k: [/ b 5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),6 h( ^5 ?* d d4 q6 n* ?& Z
可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。1 N7 k' }! B' p$ ]- F" s0 V
6.熟料参数计算例: D# v* W, q$ V+ d0 H7 f( }
熟 烧失量 0.16 0.16 , s/ m* \, h% T. H' [( y
SiO2 22.00 22.25* f2 Q: f; N$ j
料 Al2O3 5.40 5.40
$ v$ J% Z! H' f Fe2O3 3.40 3.40% X" O* d0 e) y. k7 J1 u
组 CaO 65.00 64.75! W |) Y2 H, ]5 a! y
MgO 2.85 2.85
7 V( c( a$ A* e( w$ q! Y1 B8 m 成 Na2O当量 0.75 0.75& l, l$ ~/ M$ z
总碱份
* z7 I5 [; k! w- b" l 份 SO3 0.30 0.30+ [1 o8 I/ _2 J, P# [; V6 t
(%) 总计 99.86 99.865 y/ @# n8 u F" i
C3S 55.35 52.43
0 \" b- P* w: H+ F* w# u7 O* b2 _' O C2S 21.41 24.33
m/ v+ q6 ?7 W4 f# s3 k C3A 8.56 8.56
. |( ?0 C2 D! V7 j C4AF 10.34 10.341 @( R4 [* t$ d& d% d
SM 2.50 2.53
. e" s+ |* t6 B: a' X1 T, M# q0 [ IM 1.59 1.59% B1 E; n4 p& {: t
LSF 92.6 91.3
% k% I1 {9 g6 h' \: n6 L 液体含量(%) 26.38 26.384 Q# d7 T, V4 x( Y5 q4 U
Kuehl's烧成指数 2.93 2.77
( Z" Q1 D+ o2 s/ I2 E- n Peray烧成参数 106.8 105.8
# M& @# e L; B9 O' ^七.升重试验:7 k( W3 ~3 I5 N5 w( g6 Z
升重及游离石灰含量可显示熟料的烧成温度是否适当,不过升重
: O6 ^' i, R# Y( U8 f! U6 P, z 试验较迅速只须5分钟,而后者则约须1小时。熟料升重以6〜6 o7 ^9 G) _* s2 L" C) Z& u3 F
12mm熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之。当熟料成份相同时,6 I6 S5 d2 k! M$ ^. H: y
过烧熟料的升重高于正常熟料,烧成不良熟料的升重则低于正常0 w: C9 Z4 X3 I8 l8 R6 V
熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视4 y& N- Z! g2 K' d
成份而定。% ~9 R6 `& K( I G& R' ~
八.熟料显微学:% c Q" P' V7 L5 o. q9 A4 c* p9 Z2 z. J
1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。! {5 U4 f0 _# f) z4 l6 y' y, b
Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
, h9 @( N( V& p% U4 \2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
6 x; ?( I+ O0 C7 p* q+ T8 s 过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,$ R9 ~, S- y8 |
将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。8 m ~& N0 `% b2 i6 u$ J
相反地,烧成温度不够,将生成较小的C3S结晶且量较少及过量6 O; j8 Z% @& ]
的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
- \+ \' \5 n2 ?% \0 ?% n: y3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。 |
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