水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
3 u+ d! ]3 j4 T3 _) ]- I/ q$ E* r, b1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
; @1 C' t2 \; ~           还原气氛→黄色熟料(不好)
( h- @" o3 C) ?6 J( Z2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
! U/ c- {: R+ B+ z( h5 Y' H  u  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
  |' v* E/ h# Y( S+ h7 X4 w4.熟料组成(n、p、KH)。
二.熟料的形成:
" z( k9 B" `4 w  g   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:
) k( q) Z$ ]0 }# B  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
      100〜400℃      黏土中结晶水逸失
% G# {! Y  s  P% h! K7 o+ G* } 400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
4 r/ e& F+ ~) `2 h 550〜900℃      生料→CaO+CO2
; |2 H' d# X) Z: c>800℃             CA  固态反应
# p& g' w2 r2 A$ c>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  
3 ]# }$ u$ n+ A+ P- u  >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
0 M( |1 H+ ~. p- ~& K2 F 1450℃时  液体含量达20〜30%,视化学组成
6 M/ S# P8 v: K" T3 C. V- m                         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%
7 T, q% z( b' x+ V) V9 P! E 冷却期间      液体熔融物结晶成C3A及C4AF
/ n- Y! d3 D$ R3 p, U   3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):
7 Y' A, \7 p! Y8 m     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
3 h; V9 d/ U* \; y  @0 Z        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
        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。
三.窑中各带之长度:
' g. ~$ g8 G- Z' ?- J: B1 h     窑型        分解带   过渡带  烧成带    冷却带
) ^, n* w7 [- x+ w# N( L   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
   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
  i! y5 h8 j. }5 P# \8 g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。
   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,   
  c! M. q' X+ e     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
: E. |1 D  D' |     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
     造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。
6 U: |5 N9 y+ m     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
     任熟料烧成。
* c/ K* N/ E8 t0 x     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
' @- ~, f  Z5 o! u( [     料,稳定生料质量,降低标准偏差。
   2.原料及燃料质量:
     MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含   
! {5 S$ @8 R% ]: F! G) h6 z' M9 @! n     量过高易使烧成带结球。
9 d0 C5 k" F9 l, s5 [; F! q     SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统
1 B8 x* j9 z9 k/ w# U& N; h$ U7 H     中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。
$ U  P8 W) x, m# D) i     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
7 g# H  v5 a1 ?     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     
     少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。
" X7 z. D, k# P: y4 x' O7 }3.配料方向：
. S; c8 C  _" O/ _; W4 a9 oa.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。
      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
   出将生料烧成良好质量熟料所需之燃料量。
6 t7 c1 k9 J- e3 A( |   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。
. ~% Z+ f) E6 t' t# K0 I   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
) Z# Q: ]8 X: K& Q& E! G   1.硅氧系数(SM)：
( @/ o* H, s% N4 X' l: ?! f     SM=      SiO2
                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):
      IM=      Al2O3
               Fe2O3
6 u" g0 m$ y( D     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
( V  j9 X' B, A9 P$ @# C     差。
   3.石灰饱和度(LSF):
6 m3 h" K: Q) n  Y. R   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。
  n4 U$ m6 a) L     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,
( _" }+ C5 a6 E8 O     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   
- l- ]; q# ^4 a4 W* f    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
/ `. G0 c7 G5 l! P) S# n- N    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
- K% c, B  {) r2 T& z$ a# \    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
) T4 Y! j& C3 g- Q7 E% L    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,
# x1 k: j( v/ q; o8 F    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。
4 E% a( m" w6 {+ s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   
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
7 ]8 P" |0 [1 Y# k3 x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   
              
    值越高表示越难烧。
, n# E5 i# F8 `/ L" @8 [! Z   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。
4 a' m5 o, b; h, P2 |- M" U9 {   5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),
     可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。
/ w3 K6 S; j  E. J   6.熟料参数计算例:
         熟     烧失量         0.16             0.16   
. _. C" V( i/ C# u$ ~0 {                SiO2             22.00             22.25
0 V0 @# Y/ D! R         料     Al2O3           5.40             5.40                 
4 }# E8 ]! I2 U6 M5 S' }8 z7 O, t                Fe2O3           3.40             3.40
              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
3 j) Y' n* O% p         成     Na2O当量       0.75              0.75
                 总碱份
         份     SO3             0.30             0.30
        (%)    总计            99.86            99.86
                 C3S             55.35            52.43
$ \% X( H8 q# c9 f$ Z: }- a3 [. Y                 C2S             21.41            24.33
: t3 e6 x  c; D; v! a8 M+ U                 C3A              8.56             8.56
                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
& \* G- N) C9 o: s0 ?( `                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
5 I: \0 U9 T: P. P) Z4 \0 B   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
   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,
9 |4 p" v+ |7 S: A* v   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
3 @: B" E) ~8 D8 _  x% p" z   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
   成份而定。
八.熟料显微学:
# M' W0 _* @5 a* s/ H1 {% K% \  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。
. k! ~! F9 f# n3 D/ ^  c2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
9 L3 ]% N7 v! g0 {, l- ], n6 F   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。
3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。