生料质量对煅烧的影响

一、专题——生料质量对窑煅烧及熟料质量的影响。熟料煅烧是水泥生产的中心环节，能否做到优质、高产、低耗，对一个企业的经济效益和竞争能力，都是一个举足轻重的问题。然而要做到熟料煅烧的优质、高产、低耗，与生产过程控制和窑的工艺管理及操作技术有关外，保证生料的质量就更为重要。生料的质量包括很多内容．主要有：生料的三率值饱和比（KH），硅酸率（SM），铝氧率（IM），生料水份，生料细度，生料的化学成份及有害成份，均匀性等，下面对影响熟料煅烧及质量因素分别进行阐述。生料的三率值饱和比（KH），硅酸率（SM），铝氧率（IM）对窑煅烧及熟料质量的影响石灰饱和比：熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（C3S+C2S）所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成的硅酸三钙程度。CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3KH=2.80SiO2KH过高，熟料煅烧困难，必须延长煅烧时间，否则会出现f-CaO,同时窑的产量低，热耗高。KH过低，熟料煅烧容易，但熟料强度也低。硅酸率：表示熟料中而SiO2的百分含量与AI2O3和Fe2O3百分含量之比。SiO2SM=Al2O3+Fe2O3硅率随硅酸盐矿物与溶剂矿物之比而增减。如果熟料中硅率过高时，则煅烧时由于液相量显著减少，熟料煅烧困难，特别当氧化钙含量低，硅酸二钙含量高时，熟料易于粉化。硅率过低则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，且由于液相过多，易出现结大块，结圈等，影响窑的操作。铝氧率：又称铝率或铝氧率，是表示熟料中氧化铝和氧化铁含量的质量比，也表示熟料熔剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。Al2O3IM=Fe2O3铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应铁铝酸四钙就较少，则液相粘度大，物料难烧。铝率过低，虽然液相粘度较小，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙形成有利，但烧结范围变窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。生料的水份和细度对窑煅烧及熟料质量的影响水份：出磨生料水份偏高，热耗上升，另外水份大，生料粉的流动性变差，流速变慢，导致生料均化效果变差，易产生结库现象。生料细度偏粗：（1）细度大，特别是0.20mm筛余大，颗粒表面积减少了煅烧过程中颗粒之间的接触，同时颗粒表面积小，自由能减少，不易参加反应，致使生料中碳酸钙分解不完全，易造成f-CaO增加，熟料质量下降。（2）熟料矿物主要通过固相反应形成的。固相反应的速度除与原料的矿物性质有关外，在均化程度、煅烧温度和时间相同的前提下，与生料的细度成正比关系，细度愈细，反应速度愈快，反应过程愈易完全。生料的均匀性对窑煅烧及熟料质量的影响生料的均匀性差，生料成分波动大，影响燃烧的稳定性，热耗增加；窑内热工紊乱，降低窑砖使用寿命，降低窑产量，加剧SO3挥发；熟料质量下降。造成生料均匀性差，生料成分波动大的因素：矿山开采造成石灰石波动大，石灰石及辅料的预均化效果，配料仓堵料，分析仪器故障，出磨生料质量的波动，生料磨配料称计量的准确性，均化库的均化效果及窑灰的处理等。各氧化物对窑煅烧及熟料的影响(1)氧化钙(CaO)：它是熟料中最重要的化学成份，它与生料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3在1260℃~1450℃高温下煅烧生成C3S、C2S、C3A、C4AF。一般说来，增加生料中CaO含量，当煅烧温度正常时，能得到较多的C3S、C2S，水泥熟料质量好，强度高，但煅烧温度低时，则会产生大量游离CaO，易引起水泥安定性不良。所以氧化钙含量最高的生料一般需要高温煅烧而且较难煅烧。(2)二氧化硅(SiO2)：SiO2也是熟料中的主要成份之一，在高温下，它能与CaO生成具有水硬性的硅酸钙(C3S、C2S)，当生料中的CaO含量一定时，SiO2含量越多，高温下生成的硅酸钙越多，但形成的C3S较少，C2S较多，煅烧的熟料早期强度低、且增长变慢，而且SiO2高时Al2O3及Fe2O3相对含量降低，造成熟料煅烧困难。如果SiO2低时，相应的Al2O3和Fe2O3的含量就增加，这样相应的硅酸盐矿物减少，而降低熟料强度，且窑内易结圈、结大块不利于窑的煅烧。(3)三氧化二铝(Al2O3)：在煅烧过程中Al2O3与CaO、Fe2O3作用生成C3A和C4AF，并熔融为液相，促使C3S形成。但Al2O3含量高时C3A生成量增多，熟料早期强度高，凝结时间快，且液相粘度大，不利于C3S形成。窑内容易结大块，不利于窑的煅烧。(4)三氧化二铁(Fe2O3)：在煅烧过程中与CaO、Al2O3生成C4AF并熔融成液相，且液相粘度小，Fe2O3过多时，熟料烧结温度范围变窄，尤其是在窑还原所氛严重时，Fe2O3被还原成FeO，物料过早出现低熔液相，易结大块，甚至结圈，且煅烧的熟料凝结的速度慢，强度绝对值不高。(5)其它氧化物：其它氧化物的带入，可以降低熟料烧成温度，对C3S形成有利。但过多会引起窑内结大块，使煅烧气氛恶化，除此之外，氧化镁过多，则使水泥安定性不良。硫、碱成分对煅烧存在不利的影响1)影响煅烧过程的正常进行。碱与硫的单独影响是，当熟料中碱的总含硫量或SO3超过熟料重量的1%时，过量的碱（K、Na）会影响窑尾烟室的结皮；过量的硫会引起窑内结圈。当熟料中SO3含量在1%左右时，会有利于改善生料易烧性，并提高熟料强度，但要以硫的含量增加不降低饱和比为前提。考虑硫碱比对生产的影响就更为复杂。在预分解窑中，保持硫碱比值的恒定是动态的。由于物料在窑内停留时间特别短，热负荷又小，碱（K、Na)很容易随熟料带走，而硫化物仍在窑内挥发循环，此时由于碱的缺乏，在窑的后部会形成结皮的恶性循环，如果窑的煅烧温度过高，或火焰直扫到物料上，这种循环更会加剧，直到结皮或预热器堵塞发生。而一旦在窑的低温区域，这些硫化物还要释放出来，使生成的熟料中SO3变高。硫在窑内的循环与富集机理是：窑内的硫化物主要形式是SO2，它在窑内的来源是燃料中硫的氧化及硫酸盐的分解，理论上SO2低温下可氧化成SO3，但实际上99%的气态硫化物将是SO2,这样形成区域再度挥发，并在窑尾和四、五级预热器形成硫循环结皮时，碱性硫酸盐的挥发性将使它们存在于熟料中，这样循环严重时将引发预热器结瘤和堵塞出现。2）不合理的硫碱比值会影响熟料质量及易烧性。熟料中因SO3过量会阻止C3S的形成。成为形成黄心料的另一种原因。熟料的褐色核心一般都认为是由窑内的还原气氛所致，但是由于形成高贝利特和硫酸盐浓缩减少了熟料的渗透性，阻止了冷却区亚铁(Fe2＋)氧化成三价铁（Fe3＋),这就成为黄心料出现的另一条途径，这本身又是由喂料的化学成分变化和硫化物在窑内的低挥发性造成的。褐色熟料的不良结果就是热耗增加、降低易磨性、损失水泥强度和造成水泥快凝。热生料中SO3应小于3%，SO3和Cl－的总和应小于4%，其中Cl－含量对硫碱比值影响很大，因为碱先是与氯化合为氯化碱，剩余的碱与硫结合成为硫碱化物。正常硫碱含量比值应当保持在0.8~1.2。