水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
1 D$ u6 D; X2 X1.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)。
3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
" K& q% i0 I7 O  a8 P9 l3 t4.熟料组成(n、p、KH)。
+ q0 {0 t  s8 m* {* |4 H二.熟料的形成:
8 M$ O  _% x3 W) k  U. y   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。
3 m$ _; f8 n2 o" _. F1.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
' ~( ?9 `+ s* Y& y. s9 x 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)  
. d1 C- ~9 _8 E- e  G7 O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
1 `1 N. d3 |6 A; P 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
- v, d- b  {4 a2 r7 ^   >1400℃   几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆
4 ?, {' D9 j+ X7 {- I 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
   3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):
& D0 J: v- `! D     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
" ~/ X3 Z4 O) j+ G$ d9 ]+ U/ f; C     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
3 C: o: D& Y% t5 b  \0 Z2 S4 A        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。
. }9 }7 e$ P0 I4 j' N! X2 M' E三.窑中各带之长度:
     窑型        分解带   过渡带  烧成带    冷却带
0 `% {6 n# V4 @) a( p   L/D=14〜17    3〜4D      5D    5〜5.5D    1.5D
) ^. e5 f1 l  \" z% W: ?   L/D=10〜11    1.5〜2D   4.5D   3.5〜4D     1D
7 |6 M! u2 B. s3 _+ Y   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
/ @! E1 f  v* d- Y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:
$ k8 z- c+ D+ U9 Z     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
( l% Z  {0 K6 ?% S0 Y6 ~, |     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
! b5 s" N2 ^2 l1 ?/ i* X/ 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
9 S6 U) J) M7 D9 Q; E- v     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+
' {. R$ g5 c, l     SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜
; ?, m; j) u+ l/ h1 g" u  A8 ~     任熟料烧成。
' x2 a+ x5 F' B2 u2 n     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。
5 b0 \9 Q( C' r: ?4 i     宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配
6 \. R1 W8 [# e/ j3 p& ^: ?( `     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。
8 F' A# @7 L2 p0 a& b* Y4 O     Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带
  y! e9 h9 m( N) O/ q4 F     开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与
; }) A4 \" m! B2 B' U5 M3 ]     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
6 F; D9 c7 L1 W4 X# o     窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。
8 L$ Q, l: L) D3 _) ~     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：
. K: l7 o( k0 t' U& m% ka.确保入窑生料一致稳定。
- E; s; M; S) @4 I; e: k9 C      b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。
' n( v7 p! j) x: V2 O- t      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:
( }% o% E5 m/ W( T. ^- N$ f: J   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。
  G" w" Y) v, {- l) 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。
9 w+ B/ _3 C9 f0 W7 u   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
# n3 T2 ^0 x0 G9 T$ U$ I   1.硅氧系数(SM)：
! o7 P- S! K: C( ?* J1 b" M8 W     SM=      SiO2
* i8 T% P  w% }4 f2 h: E                Al2O3+Fe2O3
; e4 d, L7 R. r/ g; \. O! m+ Z) ?; a3 t: l     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。
. }: \( H2 |( M0 W5 `3 A9 J; ] 2.铁系数(IM):
      IM=      Al2O3
5 ]8 d- _' a5 _9 K               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
     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):
8 ^' _  \8 U& ]* X$ K, b' F+ T   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
6 p/ X, V$ n7 B4 ]- d: ]- e     中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
' A2 ]5 w8 i& L9 I9 O     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,
6 X$ C3 z. X! E     一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
6 D1 ^  \; J$ s: U) J! M, n, p  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   
7 q. |/ y; Z1 t0 l: k0 K* m- F    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
$ E+ A! a6 t. [# o    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:
4 X1 u% A) F! {& k1.        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
生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
2 D( A- P' M; |# q! N( [4 M   3.Kuehl's烧成指数   
              
) N# }% j7 `: Z" J# _+ a    值越高表示越难烧。
) t  y. [% U1 ^. O- r5 ]9 O   4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总
7 _" A. A- Z% p! K! L4 M$ Q+ N     碱份),值越高表示越难烧。
   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:
  z/ F& T( d0 W0 C. _: n& W         熟     烧失量         0.16             0.16   
; w& ~* h2 u  @. F" X/ j9 w                SiO2             22.00             22.25
1 Q) R% p; @$ M         料     Al2O3           5.40             5.40                 
/ Y% Q% n  s( m7 ]4 h2 {- G                Fe2O3           3.40             3.40
" ]) ]! T; @7 e) O$ z( ]. D              组         CaO            65.00            64.75
- L# @; `( m/ p6 Z3 r# n2 B- @                 MgO            2.85              2.85   
         成     Na2O当量       0.75              0.75
; G+ I$ |( o& F5 P                 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
# R# s; @& e! K$ {9 G" z& Q2 H                 C4AF            10.34            10.34
: p3 `) L3 e, x. H                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
! U9 ^4 t* m7 z7 }% A  |/ i3 n                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
' f$ T- N0 ]. F0 z            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
            Peray烧成参数      106.8            105.8
  G1 a$ _! c) I' O) c7 f2 G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〜
   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
# A% w5 \6 L$ b1 ^3 O   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
# h. ]5 z1 X" e, f1 d% a  {* |; j- I   成份而定。
+ W" e# j& h8 q. v$ ]八.熟料显微学:
  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
7 \5 g1 b+ o& G( P4 T. {1 M    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
( G- S8 }; Z7 o   过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,
$ s9 I& u+ g$ Z0 I2 i) c   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。