水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
# q( N7 C' S! y* i% f9 a# m- d5 u1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
8 B6 t! V: s) |6 r6 i* I           还原气氛→黄色熟料(不好)
8 f$ x* [; f8 b. X+ v$ p2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
' D0 Z" n5 z7 D5 m8 X+ ~, ~% L3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
- e0 Q4 G& P9 e5 ^& `  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
' H/ Q+ F9 e" z* Y' t( ]! B4.熟料组成(n、p、KH)。
二.熟料的形成:
0 `1 t( X) v+ z, a: H  y   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。
1.熟料开始的组成:
4 C' Q3 h* Z( @  j  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
  铁粉(Fe2O3)
   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
: l) |# t! K8 O$ {9 \      100〜400℃      黏土中结晶水逸失
400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
' d$ A' s' o% }6 @* z 550〜900℃      生料→CaO+CO2
& h$ \) B( i+ G7 n/ e>800℃             CA  固态反应
>850℃               铝酸盐
>830℃            C2S(至1200℃时,完全生成)  
7 y2 h2 K+ p; A. Q- b# P随颗粒变小、温度上升、晶格变形而加速 烧成反应  
  >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
1450℃时  液体含量达20〜30%,视化学组成
  d) s( b' L! g% U! K7 |                         而定,n增加时液体含量减少
   >1400℃   几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆
在液体中了,液体组成为CaO   56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
5 J4 ?/ _' d1 W 冷却期间      液体熔融物结晶成C3A及C4AF
   3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):
     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
- Z* c2 E$ ^9 q7 a! P0 j! L" H, h( K        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
% S' D: ~/ @9 f* ]9 H        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
0 m2 ]! U" Z1 K  K9 h        它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。
/ p9 {/ P$ `/ }/ }三.窑中各带之长度:
     窑型        分解带   过渡带  烧成带    冷却带
   L/D=14〜17    3〜4D      5D    5〜5.5D    1.5D
   L/D=10〜11    1.5〜2D   4.5D   3.5〜4D     1D
) B3 N, S4 \$ l4 s8 J' z+ ?   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
% [; Q& e- L9 d0 _4 `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、
   生料成份及预均化程度等。
' M/ v( E7 n) h$ u* a" U( z; S) ?   1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键:
! w7 o3 X0 ?. o3 S     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
     使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
     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
, h6 I# h# V( }$ J1 a     中碳酸盐矿物含量低,会减少熟料的形成热,可降低热耗量。
     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
4 r) n9 o% A8 |# k* W1 z* C     造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。
9 ]( B$ s2 m: T5 `7 q9 J     SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+
     SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜
# Q  b' U) d1 J     任熟料烧成。
: p' I3 e2 n& L/ E" |% [     IM高,使液体黏度提高,但由于窑中火焰温度高,故也没有问
     题。
     宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配
     料,稳定生料质量,降低标准偏差。
   2.原料及燃料质量:
; b/ [2 B5 r5 M$ E- R' z     MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含   
/ d0 [* K: @  ]     量过高易使烧成带结球。
3 `# t- K9 n7 k9 y     SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统
     中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。
     Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带
     开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与
4 E; h) ]) [0 D6 R( @     SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
     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
     窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。
     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     
8 o: i% y; _3 z& N' S5 b     少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。
( v! F/ r' V$ {5 E: }. m' D5 O3.配料方向：
& `  p4 h5 [, \) A* [a.确保入窑生料一致稳定。
% s/ O, e2 i0 m      b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。
/ i5 o  w6 x2 z! Y4 S' [      c.连续一致的入窑生料成份,是窑适当操作的最重要关键。
五.生料组成份对易烧性之影响:
   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
6 y1 h" c  L" Z2 n- P4 ?   出将生料烧成良好质量熟料所需之燃料量。
   名词定义   易烧：生料须较少之燃料即可烧成熟料。
" t" }; P( h9 c              难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。
   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
   1.硅氧系数(SM)：
     SM=      SiO2
" w& k1 a0 G, F, C: Y4 G                Al2O3+Fe2O3
     硅氧系数增加将使易烧性变差液体含量减少(见下图),因为
     Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
2.铁系数(IM):
' m* `1 h9 o( n) d  U+ ]6 \9 K0 X" E      IM=      Al2O3
2 M5 ~  U. v) U+ Q, W               Fe2O3
     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
     容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
     熟料IM=1.4～1.6之间最佳,易烧性好,偏高时,会使易烧性变
0 C, x4 u" k  s  z) K) i* U     差。
   3.石灰饱和度(LSF):
3 \% w- y$ q/ Q# T9 o/ f6 T   LSF=            CaO
) l; F3 B$ S0 E% ^& y) \, n+ a9 g         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
     熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
6 v% f% b) h1 z- E9 [  u     中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
     LSF在一般值时,窑温升高,熟料中fCaO降低,此时可从fCaO
     含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
% ^- p7 \: i) _" i% h4 |: K     一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
# p5 X* B9 O! u: O& l4 `' k  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   
    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
  q/ j% t1 u+ o* c9 T* U    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
( A, X: h. B* l) `7 t4 d& `; l% I. f    计至2%。
    熟料中液体含量通常介于25〜27.5%之间,与温度成正比关系,
) r+ \' Q3 W8 q& f2 W! y    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。
  A0 G4 l, r3 E* ~$ n4 F/ X: O六.易烧性分析:
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   
" T0 b3 O0 [: ]3 S6 N+ F  e窑生料成份的变化情况。
; {& U/ N; S. z2 @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
+ Z9 ~1 g9 f# K  _6 J生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
   3.Kuehl's烧成指数   
              
  X. N4 E, Q6 E$ w) g0 V    值越高表示越难烧。
   4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总
     碱份),值越高表示越难烧。
   5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),
/ J1 u, N; N* O/ _. }     可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。
   6.熟料参数计算例:
& p$ ?' p* d4 M( d3 i, h& _         熟     烧失量         0.16             0.16   
                SiO2             22.00             22.25
. b5 Z/ @9 q0 ?         料     Al2O3           5.40             5.40                 
                Fe2O3           3.40             3.40
              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
         成     Na2O当量       0.75              0.75
) W' q! h- _% D* E' O+ d# w3 \% D2 z                 总碱份
, b: [1 D" @) s4 y  L9 e) I% n         份     SO3             0.30             0.30
        (%)    总计            99.86            99.86
2 ?& d* `' M( W" K5 ]2 E3 m6 c                 C3S             55.35            52.43
0 ~( Z1 Y: Y: ?9 _4 d' Z: L                 C2S             21.41            24.33
/ R1 W8 Q9 M7 e: q                 C3A              8.56             8.56
# g& {& C0 K% I- z3 g+ h                 C4AF            10.34            10.34
) q; x9 {) C# T3 h+ v7 A                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
                 LSF            92.6             91.3
: K" b/ s6 _- f3 v              液体含量(%)       26.38            26.38
* C) T( {: ]) f, @) v1 r/ B- Z: b            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
2 V( n/ J5 v! T/ r+ J   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
% H; ]0 ?; W; 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〜
   12mm熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之。当熟料成份相同时,
   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
' J( k3 t3 t7 i8 k3 T   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
; Y! o. M3 I6 W3 y7 n( C   成份而定。
八.熟料显微学:
  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
    Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
, p. x* Y5 B4 m0 s2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
   过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,
   将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。
   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
   的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
% H2 V& I9 \: v3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。