水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
+ @0 C! v+ v0 x7 l' [' G; l9 C1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
           还原气氛→黄色熟料(不好)
2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
4 M& N0 Q$ |. Z( u3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
. w) [, L2 o5 g* X  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
. E- J3 Q8 o! c, r1 e4.熟料组成(n、p、KH)。
二.熟料的形成:
0 }5 g+ d' L3 S' Z; f$ @, V   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。
% E- u. A& L2 {# L# `5 ~/ b/ O1.熟料开始的组成:
  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
* ~& ?2 t" G% b; N, T  铁粉(Fe2O3)
3 m; x' w; T- G* N   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
9 J3 ^- f* k; Z1 _8 U- b      100〜400℃      黏土中结晶水逸失
400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
550〜900℃      生料→CaO+CO2
" @) t7 \, |$ d8 t* X) I9 g9 r>800℃             CA  固态反应
>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  
8 g0 K' m* I  d( s  >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
6 ~9 M$ y6 t' ` 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
在液体中了,液体组成为CaO   56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
& }5 U) A1 i4 J: ?6 A- g 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)
; P! `9 U- Y7 i+ J        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
9 I" T$ G& F2 W$ w, s3 U+ s  l; C        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:
9 K9 }1 g5 N4 F" L) c     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
   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、
; W( a8 H2 V' r, h( ^! D   生料成份及预均化程度等。
3 B( z+ f9 H1 c' B0 e1 E   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,   
     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
     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。
     SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+
8 n! q8 a' |5 k( D# z5 e, z     SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜
$ F9 T1 Q* k$ f     任熟料烧成。
3 J! ~" C; a2 @5 O     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
! G% b8 b! N2 W2 Y* j- v     料,稳定生料质量,降低标准偏差。
   2.原料及燃料质量:
. V" L3 }" ]! b0 a1 V+ ^     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。
' R/ S) U" h: G- |' k/ B4 y     Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带
4 @: Y+ z9 J" L" _" b3 x; d     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。
- C+ V2 A0 z9 u8 [5 W: H( {9 p     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     
! B9 R2 D, c0 I% k( v' d     少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。
3.配料方向：
6 v# s. t& V# s) na.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。
5 c$ y) Q0 B9 ?% D      c.连续一致的入窑生料成份,是窑适当操作的最重要关键。
* [. m: S- B+ S+ _2 \# R- n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。
$ A0 {' g% D2 Y# E4 y; k7 L7 R   名词定义   易烧：生料须较少之燃料即可烧成熟料。
& }* K; X6 G2 Y* [& V5 e  e2 n              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)：
, W0 Z3 \5 `2 V1 [# a- n     SM=      SiO2
) d6 }4 ~( q5 z2 s6 M                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
3 S3 d- i3 |! a     Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
% I3 K* O, D4 Q9 f0 v 2.铁系数(IM):
* z7 C5 [; s6 `) Y      IM=      Al2O3
4 n. p8 R& L; s3 t+ q8 ^% a               Fe2O3
5 Z" \( t+ d0 A: N     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
     差。
   3.石灰饱和度(LSF):
/ O! e) n( y7 @7 S' m! r3 d   LSF=            CaO
         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
  ?5 x$ ?( i7 U     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
( E6 _6 X, m' H     含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
) G$ [: r$ K* |) I) s$ ~, k: c% S     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   
    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
6 [  X7 U' L( k+ q' `; f9 S3 D    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
2 r& |0 i+ O8 _( a5 a* x    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
" e$ G0 s: k+ Z1 p! w9 Q9 ?    计至2%。
& I3 j) T1 d/ w    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   
窑生料成份的变化情况。
# B1 F( K, I' a2 T2.        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
3 K5 u# J; p' m; o' Y/ U1 h( ?0 Y( A生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
5 R  X2 C2 `* t  B# Y   3.Kuehl's烧成指数   
              
    值越高表示越难烧。
. m" ^6 z  @8 e& b$ l- _  x   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。
* j5 R. E$ T7 b; e& f/ R4 X   5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),
2 I% t+ W0 p& ]     可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。
" G, o7 {  B4 u/ A8 Y) m   6.熟料参数计算例:
         熟     烧失量         0.16             0.16   
1 p6 W  J: H/ B; T                SiO2             22.00             22.25
         料     Al2O3           5.40             5.40                 
" U, n. {8 g' }2 B; t  h3 U1 M                Fe2O3           3.40             3.40
              组         CaO            65.00            64.75
: `* P/ ], I; N+ `                 MgO            2.85              2.85   
" L; J2 t" K5 r9 A0 V/ O/ ~7 j         成     Na2O当量       0.75              0.75
                 总碱份
) F& s; y% ^  `& t. b" q         份     SO3             0.30             0.30
        (%)    总计            99.86            99.86
                 C3S             55.35            52.43
4 O$ N: |2 J7 U, x: C4 z6 A, H                 C2S             21.41            24.33
                 C3A              8.56             8.56
                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
% v, ^" G# R. G5 r& b/ H- u            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
3 F- h) ^5 \, M/ P   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
9 A0 t7 b5 W  [% |$ E8 g   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
. K) L1 [: L* U4 o   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。
6 u" ?4 P2 Z- M八.熟料显微学:
  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
2 s+ R/ m5 F7 F: ?    Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
2.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,
# m! O! H. H! c$ j3 B7 v1 r   将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。
6 {8 J7 z3 Y: u3 ]) k3 E   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。