還原熟料形成機(jī)理

1、在水泥生產(chǎn)中正常熟料是在窯內(nèi)空氣略有過(guò)剩的情況下燒成的即有足夠的氧使燃料中的碳完全燃燒成CO2放出熱量。1前言在水泥生產(chǎn)中正常熟料是在窯內(nèi)空氣略有過(guò)剩的情況下燒成的即有足夠的氧使燃料中的碳完全燃燒成CO2放出熱量。如窯內(nèi)氧氣不足燃料燃燒不完全產(chǎn)生CO時(shí)就形成還原氣氛其反應(yīng)式為:CO2→CO2408630JmolC12O2→CO123053Jmol在還原氣氛條件下生產(chǎn)出來(lái)的熟料我們稱(chēng)之為“還原熟料”。在還原氣氛下燒成時(shí)窯內(nèi)熱力強(qiáng)度低高價(jià)的

2、過(guò)渡型的元素氧化物被還原成低價(jià)的產(chǎn)生各種異常顏色的熟料。據(jù)此特點(diǎn)一般把還原料分為黃心料、綠心料、析鐵料三種。還原熟料常見(jiàn)的為黃心料在熟料中所占比例也較大。而綠心料、析鐵料較少出現(xiàn)即使存在量也不多。還原熟料的危害很多影響窯的產(chǎn)量、質(zhì)量、煤耗、熱工制度的穩(wěn)定影響熟料、水泥的質(zhì)量外觀顏色等。特別是熟料、水泥的外觀上還原料較多時(shí)不僅熟料顏色難看就連磨制出的水泥顏色也發(fā)黃水泥用戶(hù)極易把此熟料水泥比作立窯的廢品熟料黃料球來(lái)看待使用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)使用都不放心

3、影響企業(yè)的聲譽(yù)因此必須采取措施進(jìn)行解決。1.1黃心料窯外分解窯產(chǎn)生的黃心料可分為:疏松性黃心料和致密性黃心料疏松性黃心料結(jié)構(gòu)疏松熟料燒失量高fCaO也高后期強(qiáng)度明顯降低它是在窯頭溫度低窯尾存在還原氣氛下產(chǎn)生的。而致密性黃心料外殼的顏色與正常熟料相似結(jié)粒較大砸開(kāi)熟料球核心呈大小不等的黃心它是在還原氣氛或煤粉直接還原作用下氧化鐵還原致使熟料顏色發(fā)黃當(dāng)冷卻時(shí)表層熟料因再氧化而呈黑色。黃心料其化學(xué)成分上最突出的變化就是隨黃心程度的增加其中FeO

4、含量也增加而總的鐵含量卻沒(méi)有明顯變化而有些黃心料中SiO2和Al2O3的含量較高這主要是煤灰摻入造成的。致密性黃心料在巖相結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)特征:其一B礦呈手指狀、樹(shù)葉狀這種B礦的產(chǎn)生與還原氣氛下C2S和CFS固溶體的分離有關(guān)。其二A礦數(shù)量少發(fā)育差。這與煤灰的摻入有關(guān)由于摻入煤灰物料使SiO2和Al2O3成分增加局部(黃心部分)的KH值下降再加上煤燃燒形成CO放出的熱量少至使燒成溫度較低給A礦形成造成困難所以A礦數(shù)量少。此外由于Fe3被還原成

5、Fe2Fe2大量進(jìn)入B礦及玻璃體所以C4AF的量極少中間體數(shù)量也相對(duì)減少。1.2綠心料有時(shí)遇到外觀與普通熟料相同但中間呈嫩綠色的熟料化學(xué)分析表明此種熟料中含較多Cr2O3、MnO。巖相分析表明含Cr2O3的熟料中A礦顏色變綠此種A礦稱(chēng)為鉻阿利特。Cr2O3主要來(lái)自窯中的鉻質(zhì)耐火材料含MnO的熟料呈綠色的主要原因是βC2S和MnO形成固溶體在C2SMn2S系統(tǒng)中形成綠色橄欖石(CaOMnOSiO2)溫度較高時(shí)C2S和CMnS的固溶體也可分

6、解桃紅色含錳的B礦。MnO主要來(lái)自鐵質(zhì)原料和耐火材料雜質(zhì)。綠心料的水硬性差強(qiáng)度下降。由于Cr3和低價(jià)錳都只有在還原氣氛下出現(xiàn)故綠心料是還原氣氛的產(chǎn)物屬還原料。1.3析鐵料當(dāng)窯內(nèi)通風(fēng)不良燃料在缺氧條件下燃燒則出現(xiàn)強(qiáng)烈的還原氣氛這時(shí)熟料中的高價(jià)鐵化合物被還原成低價(jià)鐵化合物甚至金屬鐵其反應(yīng)過(guò)程為:2C4AF→C6A2FC2FC6A2FCO→2C3A2FeOCO2↑FeOCO→FeCO2金屬鐵在高溫下為液相由于表面張力而呈球形圓粒冷卻后保留下來(lái)

7、因?yàn)樗恼凵渎时裙杷猁}礦物高得多所以在巖相顯微鏡下呈很亮的小圓粒。2.2從系統(tǒng)工藝參數(shù)的操作情況來(lái)分析窯外分解窯熟料的生產(chǎn)都是通過(guò)控制系統(tǒng)的工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)工藝參數(shù)控制得不合理也容易產(chǎn)生還原料。2.2.1生料喂料量和喂煤量大生料喂料量大燒成所需熱量多為保證預(yù)熱器框架溫度及燒成溫度勢(shì)必要加大喂煤量因喂煤量大空氣相對(duì)不足煤粉不完全燃燒產(chǎn)生還原氣氛為產(chǎn)生還原料創(chuàng)造了條件在實(shí)際操作中如不恰當(dāng)增大窯頭喂煤量將不可避免產(chǎn)生還原料。2.2.2系統(tǒng)

8、壓力工藝參數(shù)控制不合理特別是窯尾壓力還有三次風(fēng)壓力等。當(dāng)窯尾負(fù)壓絕對(duì)值低于正常的工藝控制參數(shù)時(shí)則窯內(nèi)通風(fēng)量減少可導(dǎo)致窯內(nèi)煤粉的不完全燃燒產(chǎn)生還原氣氛。在各風(fēng)道和窯內(nèi)通風(fēng)暢通的情況下三次風(fēng)壓力一般在300Pa~600Pa三次風(fēng)壓力大比如為750Pa時(shí)則從窯頭抽風(fēng)多影響入窯的二次風(fēng)量造成窯內(nèi)空氣不足同樣會(huì)導(dǎo)致燃料不完全燃燒形成還原氣氛。2.2.3系統(tǒng)溫度工藝參數(shù)控制不合理窯尾溫度:窯尾溫度一般在950℃~1050℃。當(dāng)窯尾溫度高時(shí)分解爐縮口

9、易結(jié)皮影響窯內(nèi)通風(fēng)為產(chǎn)生還原料創(chuàng)造條件當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)液相在窯尾過(guò)早生成熟料易結(jié)大塊。當(dāng)窯尾溫度低時(shí)燒出的熟料fCaO偏高。溫度過(guò)低則易跑生料。窯前(指燒成帶)溫度:當(dāng)窯前溫度高時(shí)火焰發(fā)亮。如因生料KH值高、喂煤量大、內(nèi)風(fēng)過(guò)大、短火急燒可產(chǎn)生致密性黃心料如因生料KH低溫度過(guò)高可在窯口下料口篦冷機(jī)機(jī)堆“雪人”。窯前溫度低時(shí)出現(xiàn)黑火頭燒出的熟料中fCaO偏高由于燃料的燃燒條件變差也易出現(xiàn)燃料不完全燃燒。2.2.4篦冷機(jī)及窯內(nèi)料層厚度的影響當(dāng)篦冷

10、機(jī)篦速快時(shí)熟料料層簿使二次風(fēng)溫下降從而影響窯前溫度使燃料燃燒條件變差也易出現(xiàn)燃料不完全燃燒為產(chǎn)生還原料創(chuàng)造了條件。另外當(dāng)回轉(zhuǎn)窯的窯速慢時(shí)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料多填充系數(shù)大一方面減少了窯內(nèi)通風(fēng)面積造成通風(fēng)不良不利于熱傳導(dǎo)另一方面燃燒器的噴嘴的位置與窯內(nèi)物料的填充系數(shù)關(guān)系非常大當(dāng)填充系數(shù)發(fā)生變化時(shí)相對(duì)來(lái)講噴嘴接近了料層表面燃燒器位置不合理從也為產(chǎn)生還原料產(chǎn)生了條件。3解決還原料的技術(shù)措施前面對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生還原料的原因及可能進(jìn)行了分析下面針對(duì)產(chǎn)生還

11、原料的可能采取以下技術(shù)措施來(lái)解決。(1)解決工藝設(shè)備中存在的問(wèn)題緩解窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮和窯內(nèi)結(jié)大球現(xiàn)象為防止窯風(fēng)和窯尾系統(tǒng)通風(fēng)不暢創(chuàng)造條件對(duì)于窯尾斜坡或縮口還要定期清理或設(shè)置清結(jié)皮裝置定期清潮以保障窯內(nèi)通風(fēng)。為了更好反映窯內(nèi)燒成氣氛狀況有條件的企業(yè)還可在窯尾設(shè)置CO分析儀使窯內(nèi)燒成氣氛有一個(gè)量的指標(biāo)更有利于減少還原料的生。(2)調(diào)整合理的熟料三率值加強(qiáng)原燃材料的預(yù)均化提高出磨和入窯生料均勻性和合格率特別是提高進(jìn)廠原煤的質(zhì)量加強(qiáng)用煤均化管