水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
# v4 O, {2 v4 q  N3 ^1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
6 b$ c1 z7 |9 O           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。
4.熟料组成(n、p、KH)。
二.熟料的形成:
0 u: {' Q2 m3 g/ o   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:
' [9 `$ ], \& d# U  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
# D) w" |1 t4 q9 e( M8 ^  铁粉(Fe2O3)
$ i) R# d7 s1 W" W* n' @5 z   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
      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
0 F1 F4 r8 i$ @, V3 h, V3 J  @>800℃             CA  固态反应
6 f* A1 P9 D5 S) i: y  s% e>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  
  >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
2 R! B) I$ }2 d                         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%
冷却期间      液体熔融物结晶成C3A及C4AF
: ~  N" i4 A( E4 f* {   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)
: ~1 V  s1 B9 x* i2 C        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
        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。
% I  ?  z' G& [8 A6 O  C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
   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、
1 i% t7 B  Z. @7 `4 I1 u% ~   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:
* g+ N: t0 @2 u+ X' ~     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
- r* Q( A! l0 Z3 }8 A& N: w     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
3 V+ h# Q. Z$ u5 t" L     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+
! V/ \& z; B3 Y0 q! ~! ^     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
( k1 e% f3 O9 m     题。
; y4 x! l4 B) }  q. L9 ^     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。
1 N' M. I% c; ]9 p7 N0 E" a   2.原料及燃料质量:
  \9 X% t* K1 `6 d, B     MgO在烧结温度下是一种助熔剂,使烧成反应易于进行,但含   
: n; _% t& x6 x0 G; F8 s: U! f8 C     量过高易使烧成带结球。
( _5 q4 ~: n, X9 h- s  `6 |     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$ i8 [/ I: z+ r3 C0 Q     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
9 l1 O$ {1 `. {) y% L     SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
2 n. ~! u9 z$ r- c9 k' }     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
5 R7 Z) N0 x/ y1 F! R% V' T/ e/ L     窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。
/ d( R' j1 [3 a- V     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：
a.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。
0 [5 y8 `7 ?$ |% B4 u% O( i) L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。
) F+ G4 T8 X9 S" g7 l% J% g   名词定义   易烧：生料须较少之燃料即可烧成熟料。
! b& ~, A$ S6 }              难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。
2 G6 K% b$ z6 \1 D3 p$ t- R   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
) X* u$ t% z6 o1 G+ ~   1.硅氧系数(SM)：
, j0 K8 w7 g3 A+ X% P9 {  Z     SM=      SiO2
                Al2O3+Fe2O3
, D, |& y- ]1 n     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。
5 G, T1 a. d+ S  y7 q: a3 L8 K 2.铁系数(IM):
( `4 F1 T0 B8 Z5 S      IM=      Al2O3
: [# h) `! O4 |  y. j% |               Fe2O3
6 J$ a) E8 i- V. n5 J5 u     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
9 \) u7 x+ Y1 Q% C( n. {% Q3 Q6 l- O     容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
, h( u. i- C4 s8 r     熟料IM=1.4～1.6之间最佳,易烧性好,偏高时,会使易烧性变
* L% m# m2 F0 t' y     差。
/ w' v+ A8 N' n$ P0 ~! ^, r   3.石灰饱和度(LSF):
: j7 ?( N" B5 K- J' f/ R- l   LSF=            CaO
# E; b9 G: @  f* v         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
     中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
( P' t0 [! {" g' X/ E     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,
& D7 R4 ?6 X  L7 f6 K     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   
$ Z( w( P$ o3 W    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
! ^, \. W: Y+ T7 s    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
# d* G( T* Z3 x& a: Z    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
    计至2%。
6 J: }2 A: ^) n0 l0 h  d4 k    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。
% x& {: R: e. Y: z: r( ^3 F# Q六.易烧性分析:
6 Y+ P" F" U  O% V1.        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。
   3.Kuehl's烧成指数   
              
, n4 [4 r' R, N0 F8 c7 {! k    值越高表示越难烧。
$ l+ B$ c- U  X   4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总
' W( T4 W' `4 H- {, J! h     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:
0 R( v' d4 p$ ?         熟     烧失量         0.16             0.16   
                SiO2             22.00             22.25
         料     Al2O3           5.40             5.40                 
, u* ^! f  x& O" a: N                Fe2O3           3.40             3.40
8 d4 l/ F1 T6 F, k" w. o              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
, N: o- F# B% |5 o: e' v         成     Na2O当量       0.75              0.75
5 z9 ~& I4 r; |/ v5 S                 总碱份
         份     SO3             0.30             0.30
% E: P2 Z/ A: ~! r2 s! M; ]& G# B" g        (%)    总计            99.86            99.86
6 E1 W- O7 S: c6 t( e. r8 K7 I                 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
, b) \+ O, v3 I( n* i0 o                 IM              1.59             1.59
8 V) G  x# X$ s! Q( q' C! L                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
/ R( ?" b7 }7 {7 q            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
& N* G3 G& m; p1 _' Q* ]( p   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,
# v) g' v! ]; d) M& T7 j# ]   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
   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
+ {& [: e) J$ a7 P8 C4 j   成份而定。
9 T. I* `& j$ r2 j& P# p八.熟料显微学:
" D5 a' d7 O: D+ c7 ^1 b  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。
, x2 t: D) d( B2.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,
   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
+ Z" [" q7 h. P5 k   的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
; x9 r) G8 Z/ d  `3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。