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发表于 2009-4-23 15:06:19
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一.影响烧成的主要因素:! e5 x$ n2 ~3 r* W. l: D6 {& c
1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
, a5 R% E$ ]% [; h( F( C 还原气氛→黄色熟料(不好): f7 l* A' Y1 Z3 f! M
2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
% E, w% c8 p ^8 B6 _3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
$ U0 q' m/ \/ J- ] 料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
}$ ?9 N" P; ~- _# y7 }4.熟料组成(n、p、KH)。
6 Z) U9 c( c. [ A* [. Y二.熟料的形成:* F" d; F0 d, m+ S
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。
! i6 O" x; s1 g5 f% X: W1.熟料开始的组成:
I; w$ Y1 J) n, t+ @" K8 w! X 方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
& ^, t/ S9 B9 @7 G2 y 铁粉(Fe2O3): B c& V1 d3 i1 ]3 I/ n
2. 200℃以下 生料中游离水干燥
& i' g0 b; E: Y8 U* R- { 100〜400℃ 黏土中结晶水逸失) j w4 O0 h g& p
400〜900℃ 黏土分解成Al2O3+SiO2' M& R3 Y: b' d% `8 h1 P0 R
550〜900℃ 生料→CaO+CO2
& y7 x `7 S# K. |) n* A>800℃ CA 固态反应
2 M2 B4 ^: j% k/ c>850℃ 铝酸盐2 R5 i- T9 O. `. } D. k) r! N
>830℃ C2S(至1200℃时,完全生成)
, z; Y8 K: |1 L7 f6 L" C2 n随颗粒变小、温度上升、晶格变形而加速 烧成反应
' y8 V& z+ |% L3 T$ ^5 {# X1 F) c >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5 f7 ^3 r' C# t. R
1450℃时 液体含量达20〜30%,视化学组成7 c5 ]- q. z/ b
而定,n增加时液体含量减少
) u# J2 K8 z5 S& h( F: A >1400℃ 几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆, F9 D: ?# l. Q* i8 R) I) a
在液体中了,液体组成为CaO 56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
! f2 h9 P- t5 a 冷却期间 液体熔融物结晶成C3A及C4AF
+ U7 {( E7 F4 }+ y9 a9 f 3.烧成后的熟料矿物组成(具有水硬性):8 ^7 U7 L: }) T8 e7 N
硅酸三钙 C3S━(3CaO•SiO2)
$ \( U! _' F9 P4 K' o/ q 硅酸二钙 C2S━(2CaO•SiO2)7 [2 O# e4 g0 B) \, Z2 X
铝酸三钙 C3A━(3CaO•Al2O3)
4 B) x. ?" h0 f* Z5 [" i) g 铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)" _( R. J! g+ w8 v9 S+ w7 W2 X
它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。
* `7 o- S% A' U$ B三.窑中各带之长度:
/ d' [9 s. W: c; [- k9 o 窑型 分解带 过渡带 烧成带 冷却带
2 S! v* b& g( Y- A# A; |! T; p$ C& S L/D=14〜17 3〜4D 5D 5〜5.5D 1.5D
+ o6 z( d; G# c8 b* G! H L/D=10〜11 1.5〜2D 4.5D 3.5〜4D 1D
; ?7 m0 [( s/ X' T, ^2 K) [ 物料停留时间 2min 6min 10min 2min# O" v- h1 p+ R7 p4 k) B' r
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、
: e, `- u o, p& E, S3 B- H 生料成份及预均化程度等。
8 P/ Z: d. A2 d# \7 } 1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键:( R1 y1 A6 K! d" T- |4 R8 u
生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,
4 q2 R* r( n0 f. e* Z* _7 d 使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,5 Y( b. ^/ {; G0 }" R9 G \
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 " w( B! F2 u& S/ ] L
中碳酸盐矿物含量低,会减少熟料的形成热,可降低热耗量。* u& a9 V$ U* P: T# j U
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 & ~. U: G# j% A/ P' j/ q# F
造成窑内结圈结球,使窑内操作恶化,破坏热平衡。6 \" ?# ]" d1 D* l
SM高,使物料易烧性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+% d5 D! V0 A7 F+ b" Z
SiO2的烧结,但预锻窑中需热量少,而热量供应很充分,故可胜
5 O7 K/ n- L7 X ]4 ~ 任熟料烧成。
F5 h: d# d" G4 P; X7 o3 q% U IM高,使液体黏度提高,但由于窑中火焰温度高,故也没有问1 O5 t, W7 r# R, k
题。
) h! \/ S4 D0 y6 G; x 宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配
* w2 t# I t) G, t4 j# y% m 料,稳定生料质量,降低标准偏差。3 M0 j* Q* x! F* `) M+ x4 J
2.原料及燃料质量:
+ L9 K( s$ X5 _& 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
* e4 x) {% a6 P. ?! @. M) t8 Q, d 量过高易使烧成带结球。
4 B( p; L% l3 A6 ^% F SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统: b# ?- D. O' y, G5 f: U* l' V6 T7 A
中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。
0 |3 w1 a9 E7 ] t Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带0 q& o7 b0 }$ \7 j3 T. y$ f
开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与 0 D) ?8 M: Z* o; i+ o1 ?/ _' ]$ E
SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。$ o9 D3 M3 L, x# ?2 `9 u8 o
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3 n8 u5 Y& f" G
窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。% s4 g- \0 a' F0 g, N
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
' t; A5 ^ ~+ ^( \, |/ T$ E( e 少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助熔剂之故。, L, j/ X" ?2 {+ o1 r
3.配料方向：
8 m1 [4 C$ Z% m' C9 n- o2 _; ?a.确保入窑生料一致稳定。8 B; a t9 E8 x
b.熟料品质高,易烧性好,烧成带易结皮。
- K" |. I. L) s c.连续一致的入窑生料成份,是窑适当操作的最重要关键。
% j- L/ ~4 z j五.生料组成份对易烧性之影响:
5 k8 x* ]! c. I" M: a 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* c/ `4 L* k' M# ?0 e) L
出将生料烧成良好质量熟料所需之燃料量。4 X" j7 S6 ^! D. z7 u
名词定义 易烧：生料须较少之燃料即可烧成熟料。# }% S2 [2 D0 Y& J
难烧：生料须较多之燃料才可烧成熟料。2 x Q# @5 \4 P7 N5 i
生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：, t( W @/ \! d4 C$ x5 {1 J( ~
1.硅氧系数(SM)：0 y6 z) ~" b2 K8 d. I/ r
SM= SiO2% n8 j. w' J- R( o3 h! @) ?8 V
Al2O3+Fe2O3$ V. X3 e/ w$ q! ^: 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 {, B3 c$ H6 `% F7 @" E0 M
Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
2 `! n3 o @) {) `( h 2.铁系数(IM):
( X% Q Z* U( v1 x/ W: e IM= Al2O37 L A m$ e4 {0 d5 B7 J
Fe2O3
/ |" X1 N+ g6 u0 W 铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越$ i; [/ S, t) Q! ^; W( K+ Q& l
容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
& e7 `. c0 x' M, W v) J8 O 熟料IM=1.4～1.6之间最佳,易烧性好,偏高时,会使易烧性变
+ r3 x) {4 f, z# K% p3 ] 差。& i8 M+ N. | A
3.石灰饱和度(LSF):
3 X. P, C& K, [5 P# H, s. d# O, D LSF= CaO% z1 a0 C, T' O3 M3 L( o. K
2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O36 V/ B0 l! a& a' f
熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
7 U% X3 v2 i6 g: c v 中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。5 r0 t% a) H, G: i, H8 C
LSF在一般值时,窑温升高,熟料中fCaO降低,此时可从fCaO9 y" E2 e v I# G6 U& z
含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,4 L! D8 W6 s) G+ y1 l) c
一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
) M! b( \2 d7 U3 o" K 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 " |; F- p# b5 S# ~2 f- H
稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
4 t. w7 e; q! H% [ 液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份) O/ W$ B0 ^" ]% ?6 l9 H! J
或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高# G( T- v# I& i* l5 W$ s
计至2%。4 B5 d6 e* B8 [& S x
熟料中液体含量通常介于25〜27.5%之间,与温度成正比关系,
3 U9 @3 C) j0 }9 X! W# ^4 o 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。
+ s, Y! ~2 z! `% ~" N+ D( _六.易烧性分析:, o4 J; L, T8 f ~- s& g8 O
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 % L7 P& r" h8 \* L% z
窑生料成份的变化情况。( Q" Z+ e2 x8 J: U& p6 m2 u5 X
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
. F7 N0 \' b/ y1 T' y: P& N- j8 |生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
9 Q# U3 y% }* P; b. |' w% s 3.Kuehl's烧成指数 ! W: F9 p3 o, |( d
- g5 M& e- u% P+ y3 w6 x 值越高表示越难烧。
2 i2 a" C: [! j 4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总9 J+ a4 g; }$ Y; B' r9 ]
碱份),值越高表示越难烧。
/ v3 z1 `4 f5 q$ s% O( |' F 5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份)," P% t4 q1 b3 Y: {# t
可针对各窑,然后用多重回归分析决定x,y,z值。4 w% H2 E4 f+ a* { F) N5 P2 K; l
6.熟料参数计算例:$ N, |+ O- ?* u9 G4 n2 Z
熟 烧失量 0.16 0.16
# P0 b7 h+ b" g! g7 X& m `; K SiO2 22.00 22.25! K1 H' |* p+ B8 Q7 J
料 Al2O3 5.40 5.40
& j5 t0 j) B6 K4 d3 [ Fe2O3 3.40 3.40& @3 c* U4 A! ~3 R
组 CaO 65.00 64.75, o4 w. z! _: \4 a
MgO 2.85 2.85
2 m) s# T- _6 L 成 Na2O当量 0.75 0.750 J$ I4 a* x1 t
总碱份6 l6 D8 k) t. t
份 SO3 0.30 0.30
) L* y/ D% L t8 s I (%) 总计 99.86 99.86
9 d( }/ @; X+ \# F3 \) ~7 b8 E" {5 [! ?8 ^ C3S 55.35 52.43
( S8 K) I- g& _4 I C2S 21.41 24.335 K% C) O$ T* U4 \
C3A 8.56 8.56
, e& ]) T8 n. E3 R* _- p C4AF 10.34 10.346 C: y5 H( k5 G3 W1 U: I+ M
SM 2.50 2.53
: k8 F+ `3 S) `0 S& Q IM 1.59 1.59
$ ]7 F' Y: |8 v) n LSF 92.6 91.3
& `) U+ s1 G# V: [* h 液体含量(%) 26.38 26.38
4 ^$ Q, ?3 k& v: i Kuehl's烧成指数 2.93 2.77) c; M5 D$ k$ j; z3 T
Peray烧成参数 106.8 105.8
! U) f) S0 W5 m# B! h3 m# I七.升重试验:
! O% I$ p5 ~2 ~) o" L 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" d( y3 {9 S# I5 T# _. v! \9 Y
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〜
4 \ G( r; s4 U4 Q* G 12mm熟料颗粒在1L铁杯中之重量表示之。当熟料成份相同时,0 K! y1 @! s2 L/ x7 G
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
! g& r% A1 l# }! l6 V6 o5 ? 熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
" E- f1 r* p" ?+ j 成份而定。
0 D/ `$ R* X8 m八.熟料显微学:8 I- z1 v! |$ j2 x0 g
1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
- i: P& K6 t. M* V3 |4 i, l# t3 ?! I Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
& A1 B% s5 T# h4 s# a$ d2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO' ?1 Q" ?0 x( N$ e; E* `
过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,
- p3 h: o& p& ]( T# { 将使液体量增加,生成过多大颗粒C3S结晶,不利于水泥强度。8 [+ [2 D( J. l
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
- `: s. k* E5 a. j0 x 的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
' `& E$ f. j" G* f7 D" [ d3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。 |
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