水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
( m$ x; \/ W9 c  J1.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)。
$ @  p( G8 ^! `0 g2 m+ C% H3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
; @5 o* ?; }# F# s* P$ L  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
4.熟料组成(n、p、KH)。
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:
% }. i' s$ x2 Y  e( d* S3 ^% y  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
  铁粉(Fe2O3)
* C) d; O# i% `* k( N8 Q3 c* T. W   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
) K+ _$ |3 o- B6 w$ p( o      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
>800℃             CA  固态反应
>850℃               铝酸盐
>830℃            C2S(至1200℃时,完全生成)  
/ y6 U* Q; ~+ Y" Z7 F1 W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
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
- {/ T, M7 h; g" {, a, ^ 在液体中了,液体组成为CaO   56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
; N. `( b& |* Q2 L4 D% ?; } 冷却期间      液体熔融物结晶成C3A及C4AF
, a; S6 J! J4 B  K8 h& O5 w   3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):
     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
* p, J* B, h1 \0 ~     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
' ]% p' p- u8 v. Q        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
3 x: C$ G% z( u/ D, i  U        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:
     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
0 u$ H5 l# ]0 H+ o' a( t6 y" r   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、
7 o8 v( F& t9 _7 A7 [1 \   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,   
     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。
- C( k, u% X# w$ Z1 y' `     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
) B. E- r" n* P9 n# I+ E     造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。
! Z( d" j$ q% V6 C* a1 i5 Y) h     SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+
! g3 _! W9 ^+ u/ x1 B     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。
     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:
9 q% T% y- ~6 G     MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含   
; _6 M6 N% A' T! e& _* Q9 ^     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
     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。
- Q+ R+ v% R" O0 l- x% 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。
     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：
- W5 Y* d( w2 [  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。
      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:
5 u7 [1 j" o* T0 j9 m2 E   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
3 s& @3 T/ @( p% S5 }   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。
6 n6 Y' H, [' Y9 E' D2 J, q              难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。
, ]+ r9 e& ]1 b& x1 j" t5 b   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
# \' k$ N3 _- F& j0 A% [7 O   1.硅氧系数(SM)：
- o/ e5 c6 k' T- C     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
     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
1 L% P* @* k& x! |     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。
5 j, `$ @* _8 L; a' O   3.石灰饱和度(LSF):
   LSF=            CaO
5 E: c. B- P" w$ ]0 [( U         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
. `6 Y6 j* |8 Y     熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
. A0 Y3 h! R$ A' X     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
     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。
6 |6 V; }/ ~+ _+ V8 f0 T6 f  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   
+ `8 p# |4 g" }8 `' x3 `& f    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
3 S) t% i5 @; {; R; C    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
. _7 {, p# y3 H3 E    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,
- r& ^9 e* a% y    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   
7 e' [4 V4 ~6 i# [6 Q  F. l) L窑生料成份的变化情况。
  M2 L# d9 `4 Y3 y  w) W2.        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
( S% V6 X+ ^; [2 K& X$ E+ ^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   
$ |) F8 W: K# ]4 P& b* ^/ W              
/ F) a5 \$ G) C& q    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
( f- |0 \' u/ U0 U( f( Y6 L3 t     碱份),值越高表示越难烧。
* h* _& C4 w! B" @: Z   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。
   6.熟料参数计算例:
, [4 m8 ~- H* u9 u9 G" Z; \; [3 H         熟     烧失量         0.16             0.16   
                SiO2             22.00             22.25
. j. k9 \2 I3 o9 J6 w/ O         料     Al2O3           5.40             5.40                 
                Fe2O3           3.40             3.40
" m) k6 Q9 k! g5 C2 a              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
         成     Na2O当量       0.75              0.75
1 u6 D4 h2 d' g5 l  _6 R2 C                 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
                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
6 q0 R' S1 E, y9 D                 IM              1.59             1.59
                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
( \6 Y2 ?: b; E$ P            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
            Peray烧成参数      106.8            105.8
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
; o5 Z# E4 A% X! O8 w   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〜
9 @$ ~7 @7 X4 C3 {5 A9 s" l4 T   12mm熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之。当熟料成份相同时,
. w. A( ?. q& w: j$ X* H8 ]/ |   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
$ q* a  a3 l) I$ y$ q7 a   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:
  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 F, M, D6 E9 Y3 x/ w3 q0 B3 m1 ]% @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,
* R& e. ]/ m3 w( U   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。