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发表于 2009-4-23 15:06:19
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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)。, r# f! p: j3 E: h6 t; E$ B
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)。 {7 P2 D, n, _
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。$ {( o) F+ p5 h
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)、8 y# e. u" `6 G
铁粉(Fe2O3)3 B9 n' q' I) D* \+ }* ^- }
2. 200℃以下 生料中游离水干燥8 i" a1 O0 }3 J# J
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1 R2 n" K- S2 Z& j# B( B6 _
>830℃ C2S(至1200℃时,完全生成) N* `9 O( Y9 I- x! x
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/ x( b: }; }8 ]
>1400℃ 几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆( M! \; v6 l8 W% _. n6 I ?
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)1 B2 m1 ], P5 ~& ^+ W6 q" l
硅酸二钙 C2S━(2CaO•SiO2)
3 h; V9 d/ U* \; y @0 Z 铝酸三钙 C3A━(3CaO•Al2O3)1 \: u* G! y5 p9 u
铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)" q3 O& x3 y6 L, Z; ^
它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。3 w! |' @0 N& ]* x6 s& L" X
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. [5 U7 J' i: o `3 o. I
L/D=10〜11 1.5〜2D 4.5D 3.5〜4D 1D( U) b6 E0 t; k$ K$ v, j
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、6 c% z+ G7 v4 @8 M0 s1 j
生料成份及预均化程度等。3 Y0 j& \* c3 z( }/ l% B% v
1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键: h" C9 i, ]3 e) R
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,; p( p$ M% b! a: 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
: 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。6 Q" C/ b( {: k( W$ ] r
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 0 }3 x- [) z) d4 U( C* @+ q* z
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+8 r4 J$ P1 R0 B! _, P0 ]% i
SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜/ j; g5 F. W2 W# F7 ^# M
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- U; X% P7 `6 o! L
题。( b/ R# q2 y; e/ }2 t) ] G
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。6 w$ c; x+ X& G6 N* _- e0 s) A
2.原料及燃料质量:- |% {& k& c( n9 J6 d. ~
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9 ^2 n! V% {% F- y9 P
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。9 z7 U4 J5 Q9 y
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. Z/ f( a- m" A# g( m
窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。! X# Z- e7 F' x" P. F$ a# a
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 - g! C4 v1 _! @5 d! u
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。0 ]' }) I3 A& Q% g6 D
b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。& r+ i( i9 E8 m+ S& 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。9 z# D3 }, @) m) [5 K
五.生料组成份对易烧性之影响:+ T& n$ [: j- D8 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8 F9 {4 Y: v7 J; M- N
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。% D, E. c# j% G* K7 l3 {+ a
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= SiO29 }3 r. e- y$ h* ]2 c9 _) F
Al2O3+Fe2O3# R5 i1 k$ q4 r. x" U
硅氧系数增加将使易烧性变差液体含量减少(见下图),因为. J1 s# c" n6 a4 e- K
Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。# F6 f% f" o8 ]! L, t& |* I( J8 K
2.铁系数(IM):( _) n1 h1 Q ~; @! @; `4 c
IM= Al2O3- {2 p. |) b3 ^" ^: y- p# n3 Q- u
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/ o1 }0 r. Y; o' X+ T- v
容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。$ ~( y, J- c. ^: k3 O
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。+ [1 K5 i. @1 Q
3.石灰饱和度(LSF):
6 m3 h" K: Q) n Y. R LSF= CaO% Q2 p7 o- ^4 P$ @
2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O37 Q8 x5 E; P/ L4 \* A5 I
熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料/ x1 k' }* Q. Q1 Z7 S
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. Q, A5 f+ L6 u, z* ]- w1 u
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。7 I$ E# f0 Q r$ u- u' I4 }2 S; ^
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%。+ V7 \( g- P; H7 B$ E
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:( V! P. `: N$ c+ K( e8 \$ p1 }
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 7 ~% @8 Z y; _9 h6 w7 ]' Z! @+ g$ ]4 O2 a
窑生料成份的变化情况。$ w# Q/ l$ z) z0 b6 h; L
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。% b0 M+ O+ P0 u q v& R$ a" R
3.Kuehl's烧成指数 * R7 }8 _( Y/ P0 [* d J
5 R2 \5 C' @* {) B
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9 N) s* |* b- J# O2 S0 Q& a6 Q6 @
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),9 O2 N$ L% ^1 R
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:/ X; w2 |3 r# |" B# h+ Z
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: {; Z% L0 @4 l) ]
组 CaO 65.00 64.758 ]- L' a$ B* Q* h
MgO 2.85 2.85
3 j) Y' n* O% p 成 Na2O当量 0.75 0.754 ~4 Y+ C2 G ]. h. W
总碱份* N6 }( y7 u9 X# Y9 ?/ Y8 ^
份 SO3 0.30 0.30' g' j4 r4 ?7 h }. ^ c. a1 Z
(%) 总计 99.86 99.865 V/ J* k2 i9 Q7 N7 j+ g# B9 |4 F+ U
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. d. D j1 L3 y4 s
C4AF 10.34 10.34 K$ C6 g. x) D) J, c9 t2 K
SM 2.50 2.53; |6 b/ g9 ~. x5 I
IM 1.59 1.59
& \* G- N) C9 o: s0 ?( ` LSF 92.6 91.30 c7 T* F; R' a* K9 N1 l6 K
液体含量(%) 26.38 26.38; ~% m5 L' ?1 U2 u9 A
Kuehl's烧成指数 2.93 2.77) D; M8 O- c- i7 ^4 J
Peray烧成参数 106.8 105.8# X' c- k1 C M2 v/ B
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. Z' ?* a" I% c
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〜/ R7 N7 ^3 ~$ z9 a& _
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+ {( [3 t- D& j- S5 V+ p4 Z
成份而定。& R* l9 V! s q
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。6 ^5 k% E' K3 K/ j! k" S
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, S+ k$ s4 \5 O1 s
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 n7 v1 V: K T7 d, r
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' H" [" R3 \" ?/ d
的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。, g: b: o) c: Y# k9 J$ z
3.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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