水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
0 ?& ^. N0 a6 H% y1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
           还原气氛→黄色熟料(不好)
3 T  g2 j! N- `) U' r2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
* E; y9 w* K- V, E7 X3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
# U" S" O, f) a4 ]* @* ?  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
4.熟料组成(n、p、KH)。
1 y4 X- T5 ~" p* G" Y! t. `" D* a二.熟料的形成:
   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:
  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
8 e/ E2 {- r6 N1 k8 B; u  铁粉(Fe2O3)
   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
$ Z' ]  X7 @* ~# w      100〜400℃      黏土中结晶水逸失
400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
( Y4 g3 V9 o  m6 ] 550〜900℃      生料→CaO+CO2
( Z7 ]% N' {" K7 Q3 d% _* B>800℃             CA  固态反应
4 D5 p$ b$ k" G>850℃               铝酸盐
>830℃            C2S(至1200℃时,完全生成)  
随颗粒变小、温度上升、晶格变形而加速 烧成反应  
- ?  a* B( ]  {9 F' c# ]5 l3 @/ Z  >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
' t1 b5 t# {5 |+ |4 Z' ^9 C' T                         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%
$ s& H: C2 M7 r. D, `6 I 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):
& r: ^' p0 t- E' |8 M  R5 y     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
7 g4 d. H2 V+ P( E     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
7 p. T) R% q5 T' m3 z7 R1 d1 H% A        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
8 c8 T$ [0 Y& B0 g2 s        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
        它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。
- |- l9 u) Y, R; i三.窑中各带之长度:
. e0 o) e3 }7 b5 J8 }; X3 S     窑型        分解带   过渡带  烧成带    冷却带
$ Y. K) p9 G8 x; a5 G   L/D=14〜17    3〜4D      5D    5〜5.5D    1.5D
+ z* l% X+ O4 ]8 c3 h   L/D=10〜11    1.5〜2D   4.5D   3.5〜4D     1D
" g9 A; P6 |; Y) C/ K8 C' e   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
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。
+ T! a5 V# Z1 j, Y9 Y   1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键:
     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
; ?6 R2 T2 ?. K" U+ T! B     使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
7 Z7 J$ Z. v, `( k5 S# y     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
     中碳酸盐矿物含量低,会减少熟料的形成热,可降低热耗量。
* d6 @3 }0 d0 I0 y! I$ d" M8 V     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
" D5 w( V4 a6 }8 x) v     造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。
8 J9 f6 n  o% ~     SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+
, l5 [) p; d' u+ Q7 B2 n! S     SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜
0 f/ G4 X- m: m     任熟料烧成。
     IM高,使液体黏度提高,但由于窑中火焰温度高,故也没有问
" f3 s: W8 B6 |! I' F3 r- Q     题。
     宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配
" {: H( |( Z% k( B" I/ D& J+ T+ J: e     料,稳定生料质量,降低标准偏差。
, U- _3 x- W  R   2.原料及燃料质量:
, y* D& J- G% ]+ ~: F     MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含   
     量过高易使烧成带结球。
# A5 c. [# X9 V+ b: m     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
' J$ V$ b' ]' Q. {) B     开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与
     SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
$ B# }6 A- A2 Q# y* L% K' A* o     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     
9 g& j; g, d7 D- |0 u( H     少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。
3.配料方向：
5 W/ `2 b8 a6 M( j$ wa.确保入窑生料一致稳定。
      b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。
0 X1 y' ]9 j6 C      c.连续一致的入窑生料成份,是窑适当操作的最重要关键。
: q; R1 `! L( }! D* E. f5 X五.生料组成份对易烧性之影响:
2 Z5 o  @  y4 c6 [8 K& J: {; p" j   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
. z, L3 e$ Y! T  F- C3 C! B   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。
              难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。
+ C, D! @  Y# l2 f$ w. f- S   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)：
' Z* g5 K. E  h. Z     SM=      SiO2
                Al2O3+Fe2O3
; o, j$ b4 u6 f) Q, C9 F     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。
, V% D4 [( }1 q& u! R# u4 D 2.铁系数(IM):
/ H" c2 u9 g( j  M% ?# L1 k; F4 l) ^      IM=      Al2O3
               Fe2O3
4 J- d- l' J* |2 j6 l" `* }  R     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
7 w" y$ C3 j: Q9 K     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
* k5 P6 Z# i/ [" {7 m     差。
* l/ l& x- B8 T4 ?- X   3.石灰饱和度(LSF):
. L5 D- D- V% |! }   LSF=            CaO
         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
     中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
/ v7 Y; F4 h* z" g$ J2 a- m     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,
     一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
  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% r( A- O$ `* z2 c    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
    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
    计至2%。
5 [- B7 Q( f' Y4 j    熟料中液体含量通常介于25〜27.5%之间,与温度成正比关系,
    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。
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   
, a0 Y% @2 g7 o1 A& b5 x窑生料成份的变化情况。
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
" [) N- w& k# E3 ?生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
$ G! j9 p1 A1 h7 S6 }4 `   3.Kuehl's烧成指数   
              
    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
2 C) A5 J, X1 X# D     碱份),值越高表示越难烧。
7 l$ Y  {  Z( s3 Q   5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),
/ ^& P3 G: U+ p3 `, ]! o     可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。
+ X: H; ~, b3 T" j+ f0 H6 p   6.熟料参数计算例:
& I, W$ m6 {! l$ ~         熟     烧失量         0.16             0.16   
, ~' _1 \1 c  c; z- K! k/ x                SiO2             22.00             22.25
         料     Al2O3           5.40             5.40                 
                Fe2O3           3.40             3.40
2 ^- O- W: C, s  u. S6 ]- V4 n/ E              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
         成     Na2O当量       0.75              0.75
) P. d4 q& P% g5 k" [- W                 总碱份
         份     SO3             0.30             0.30
. S  o0 F4 D: k  q" P  P. W7 a        (%)    总计            99.86            99.86
                 C3S             55.35            52.43
+ y0 ?7 b2 g& A6 g                 C2S             21.41            24.33
                 C3A              8.56             8.56
  h" l  R  B8 T: d; S. S1 \                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
  H2 i  e. W& ~1 A2 `1 _3 }                 IM              1.59             1.59
! Q6 z0 V9 K) `, `                 LSF            92.6             91.3
! x0 S* Q" q; G              液体含量(%)       26.38            26.38
" r  N' g9 N  l: X5 f4 l- o" p1 |! [+ I            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
5 i1 n9 N' N: j            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
# p+ E7 r4 |1 Y   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
6 m" |! M% D' e4 u$ x& P, p0 G; Y   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
   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
- r; _; I# D4 W1 }& }8 R, x   成份而定。
八.熟料显微学:
& D6 a4 L4 k2 |  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。
. `9 O! [2 R* v4 r4 `2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
8 e4 u6 d7 {  r   过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,
8 ~, [& a# v6 O" w& Z6 |9 ^. F( |7 v   将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。
" z3 H/ A. g; n! }8 C5 X   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
. M6 z+ O0 }! C% p) r   的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。