水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
% E# G$ C! D, l; n5 M  I           还原气氛→黄色熟料(不好)
, B9 V1 z! l9 a2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
% Z! f6 R* V( t* j3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
$ i/ G: s' h. j# c  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
% r  `4 X! ?# W' F4 I( c4.熟料组成(n、p、KH)。
; S* E/ X2 }- f二.熟料的形成:
9 A2 Q+ e$ R. X   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。
7 _" _: I8 H0 b4 V1.熟料开始的组成:
  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
' E- t) G$ T' T; N, U& D2 C 400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
: N1 \) q, G6 N5 P5 v  N* S3 E0 H 550〜900℃      生料→CaO+CO2
- V+ R  s8 S" s, }8 K" A>800℃             CA  固态反应
2 x3 R8 r( ^+ `/ s>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  
  >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
- G, F+ T/ H' S$ S4 d7 R, H 1450℃时  液体含量达20〜30%,视化学组成
                         而定,n增加时液体含量减少
   >1400℃   几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆
6 z- Z/ g7 ], `, @2 F4 H3 T 在液体中了,液体组成为CaO   56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
冷却期间      液体熔融物结晶成C3A及C4AF
/ |% i2 S/ n' |0 k/ z   3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):
     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
5 `* o2 ^4 W- L     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
  P1 ]5 K; K" C! A% [& H  W5 V        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。
1 m5 I0 Q: {! e/ H8 M% N三.窑中各带之长度:
     窑型        分解带   过渡带  烧成带    冷却带
* k" B+ q. h6 s+ |& e* c   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
) R/ ]; ^0 I2 B" [& T- w   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、
; H* M' _: {7 \/ f& R   生料成份及预均化程度等。
& {% A2 O4 q2 z; z   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,   
  N7 S$ a% O& f) Y9 u9 e- |     使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
$ m# l- \& i. U. Q8 c5 P     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。
" N6 t% B! |4 m6 e     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
2 A: T" k! p1 _$ ^+ A& L     造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。
% y% B# ~+ C% [2 H5 C( `# h, 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
     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
     题。
# `! Y7 a9 c. t7 Q( p5 }# S     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:
     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。
     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
/ Q4 i) f$ W& l" r     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。
+ j( W( G# i, F  N     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。
) O5 s. N& a3 h& _, D     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。
3.配料方向：
a.确保入窑生料一致稳定。
! p" {8 g% h4 L: V      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。
) ~" g) a, ?  w* j五.生料组成份对易烧性之影响:
7 M# I2 ^# Z( n: O   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。
   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。
   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
# V9 G5 K! A, m0 I" p8 T# s' Q9 u   1.硅氧系数(SM)：
7 {, p1 B0 f9 ^     SM=      SiO2
* r/ {8 n' P0 a& G                Al2O3+Fe2O3
/ x& }0 P+ {1 y6 w     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。
! S( c  i, @4 K0 z" c- C 2.铁系数(IM):
      IM=      Al2O3
3 U- b6 Y3 y  c* k& a# @               Fe2O3
7 G* n# N) S: l( `* V9 n$ 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
5 Y+ f7 H% B! K; k( j$ u, z; q     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 ?6 _5 ]6 V! I1 A     差。
" x. \" f1 k- y1 R% Z   3.石灰饱和度(LSF):
   LSF=            CaO
) h( n* }9 B1 ]. ?' q/ s3 ]         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
3 a& m% M3 J" V     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。
     LSF在一般值时,窑温升高,熟料中fCaO降低,此时可从fCaO
; ]* [5 y# h. U4 w# i     含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
" v) _3 S7 [  c# }     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   
/ x9 Q0 P) [. p    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%。
    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:
6 k' N" Q5 I; [7 d/ h1.        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。
; I$ K5 w2 c2 v. `: |) Y2.        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
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   
7 M2 q8 w0 b0 I4 i: S              
    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
% c" `8 s$ v5 L8 W1 s* T     碱份),值越高表示越难烧。
0 C% E6 t, P; o6 }5 t5 c   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。
& a( Y; O5 u, ~: }+ [2 Y' [! [5 q   6.熟料参数计算例:
         熟     烧失量         0.16             0.16   
6 x/ Y- J# b/ p0 o. b                SiO2             22.00             22.25
/ c+ c8 ^* S9 \4 w: c/ P9 L0 ?         料     Al2O3           5.40             5.40                 
4 _# z1 B. y+ y: b                Fe2O3           3.40             3.40
              组         CaO            65.00            64.75
" n5 x& b2 x5 s9 o4 `) K" y                 MgO            2.85              2.85   
9 @* W7 |1 D/ e# X8 u         成     Na2O当量       0.75              0.75
3 D5 r! B+ A# R. p) g2 R& r3 `8 _3 _                 总碱份
         份     SO3             0.30             0.30
        (%)    总计            99.86            99.86
                 C3S             55.35            52.43
                 C2S             21.41            24.33
                 C3A              8.56             8.56
  \; N& O% C% y2 r7 A                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
% }, g) ~8 F7 b4 f. G2 E7 T  ]                 IM              1.59             1.59
9 I+ _6 T8 l* W( Z, k0 o6 s                 LSF            92.6             91.3
& w2 x5 `6 Q0 w! |: K8 w$ ~# U              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
% B7 l! @' C; F3 S0 C* x) l七.升重试验:
   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〜
2 d' G; P; }% q# n+ l+ L   12mm熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之。当熟料成份相同时,
" i: O! C" K/ Z. o: R, K4 m! k& I   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
   成份而定。
' k$ K4 p  _0 U: i/ n* m  |' V八.熟料显微学:
* ?+ M6 R. T$ b0 T, a  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
5 b0 D/ D) `: L5 B/ @! i# ]    Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
; K1 \7 b. T2 K2.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,
% q6 a! T9 |. a" A' _. B+ ~+ g   将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。
& K( s& A  U# D   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
. }. B7 v% D( t4 l. H) W8 V. N& X3 t: T   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。