水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
8 W# K* b* r4 w9 p/ J$ F" [           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
, J, L! Q5 o* K4 s$ V  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
1 q4 I9 q2 K6 B: _, i3 E4.熟料组成(n、p、KH)。
, S, p" ?+ ], K二.熟料的形成:
" Y: u5 K* s# A7 Z6 {   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。
2 H2 U" a& L3 X# a1.熟料开始的组成:
  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
) n, e6 c4 W/ |3 u* S1 O% ?  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
400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
$ A0 f, t& k: j" F 550〜900℃      生料→CaO+CO2
>800℃             CA  固态反应
7 R& s  s1 H5 j7 Q" I>850℃               铝酸盐
+ A: x: l# p, g# a5 B( K1 c>830℃            C2S(至1200℃时,完全生成)  
9 j+ Q, f! U* h随颗粒变小、温度上升、晶格变形而加速 烧成反应  
9 ]! U5 |0 q: S. R- B/ n0 U  >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 @# x  ~6 {( I8 I3 U                         而定,n增加时液体含量减少
   >1400℃   几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆
  j' s: P) `. }' c+ X2 C! Y& ` 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):
     硅酸三钙   C3S━(3CaO•SiO2)
     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
, v; b* B+ ]% P7 \2 S7 ^4 L        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
  R/ `2 X' h/ m: w: O        它们的生成量视锻烧温度、滞留时间、冷却速率而定。
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
9 _. ?: B( `7 ~. h4 d   L/D=10〜11    1.5〜2D   4.5D   3.5〜4D     1D
   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
. @2 A+ \5 U0 X1 a( ]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。
0 ~' z( l" S. c   1.保持生料的均衡稳定是保持旋窑最佳热平衡的关键:
     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
     使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
& q  y3 t2 M0 _  X5 J     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
     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+
9 l, h& r8 f: o3 }     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。
. H+ Z/ W+ `2 B! H, Q" `3 `4 v     IM高,使液体黏度提高,但由于窑中火焰温度高,故也没有问
4 r* c& N# _  P- Y# d- s     题。
" p3 h( z) Y: d- y& t4 Y& ?     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。
   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。
. H7 W# w7 ]6 s& s9 W0 f: E' x     SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统
' o& K. A* T9 }" T9 e! B     中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。
. W' J, V9 ?+ Q2 T8 a     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
! I) _3 d9 Q* E  ?1 ~$ U+ z1 S5 {     SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
1 x) X" d3 _1 ^' o' L     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
     窑中循环,造成预热机底段结料及窑尾结圈。
     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：
6 ^& E- e8 p' s: l! q* Z- ^, Xa.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: @9 K. A4 z2 `      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:
% Z- W  T" I9 f& i   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
; \, t% `$ [# R6 W1 q   出将生料烧成良好质量熟料所需之燃料量。
   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。
0 o4 ^" I9 y" q6 O! U7 v8 V! Y   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
" U* e# L- M7 Z3 p) E3 [   1.硅氧系数(SM)：
     SM=      SiO2
. X( V& u1 f. G0 p' Q2 B9 N& W                Al2O3+Fe2O3
     硅氧系数增加将使易烧性变差液体含量减少(见下图),因为
1 q2 C' K: F' D( m+ V     Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
$ K, ~% \6 q5 F3 e# X" w 2.铁系数(IM):
/ d& a7 I3 M7 R0 D3 X9 j      IM=      Al2O3
" M; a% q% ]7 j8 q8 A+ e: l5 P% ]               Fe2O3
# q- O. x$ |6 G1 @     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
* W$ Y2 N& Q) ^% I     容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
: `2 B/ L  D# v' Q+ R- i/ u$ m) u     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。
8 [5 B! n8 l9 L- G& F   3.石灰饱和度(LSF):
   LSF=            CaO
. t' L# G; |5 D9 I3 V# I         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
0 B6 ~6 U* Z# |7 u5 G     熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
2 J: o  t- `( t2 Z     中游离石灰含量也无法降低,反而会损及窑皮及耐火砖。
     LSF在一般值时,窑温升高,熟料中fCaO降低,此时可从fCaO
' c- F  v- x) f. L     含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
& x+ V4 H8 M' R. E3 i     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' G$ @( C+ Z: j. e7 M    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
4 v0 r; w. O) c+ I& Q    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
0 ]# |" o3 g( _! T/ ^    计至2%。
/ G" r% `4 T. Z2 x4 Q/ 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,
    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。
% U, V, H' u/ Y- m六.易烧性分析:
: t- z3 H; I" z8 @4 N5 f; t1 U1.        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   
/ m0 ]* T. a' Y; ~8 E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
# o3 k, ^' n# R2 f5 t$ z生料对易烧性及窑操作稳定性有较大影响。
3 a" p% E) |( B; s: W" {* H4 S   3.Kuehl's烧成指数   
6 ^$ I2 c  ]1 g7 H4 F* o              
/ e" i, N9 Q; o4 _8 Z) w- ]    值越高表示越难烧。
! l, c; |7 K$ {) |! a. c$ H- [   4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总
     碱份),值越高表示越难烧。
* M( q+ D" ?3 D0 z7 H+ ^   5.经验烧成参数(BF)=x(LSF)+y(SM)-z(MgO+Na2O当量总碱份),
) w3 ~( F9 _2 D8 u7 q     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:
4 W1 W' F3 i% B4 X7 B' d' I         熟     烧失量         0.16             0.16   
4 J# [' {, ~, F- S& _                SiO2             22.00             22.25
         料     Al2O3           5.40             5.40                 
( o) E, m1 j/ l& }' T3 W9 X                Fe2O3           3.40             3.40
  q) M+ D$ t* b' T& ^4 c              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
         成     Na2O当量       0.75              0.75
, m9 ?( x' V9 I8 w; J) s( Q2 ?3 ~1 t                 总碱份
         份     SO3             0.30             0.30
        (%)    总计            99.86            99.86
- H7 ]$ ^- F/ S; j                 C3S             55.35            52.43
1 t/ d8 Q6 p! p. Q$ ?- p1 p                 C2S             21.41            24.33
                 C3A              8.56             8.56
, I5 Z2 q) B5 a; o( l) F                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
                 LSF            92.6             91.3
. Z- \7 d$ S5 r% U* O  C              液体含量(%)       26.38            26.38
            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
1 K  t! I, u% C% y            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
2 G$ ?* R  n" p0 ]; I   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
) l  x2 \$ U) N# V* y" g5 [& u" ?5 ~   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,
7 Y; i( p6 S/ W: k$ V% S7 I* P: O   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
- h; V, b+ N3 A$ [4 \8 \  M" t  Q   熟料。烧成良好之熟料升重通常介于1.25Kg至1.35Kg之间,视
   成份而定。
7 f8 c+ W4 x  n4 ^. i" X2 K+ {八.熟料显微学:
  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
/ {. G) a% t- v5 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
0 I. G7 v% {* R7 _3 r  g) G  b   过烧的熟料:烧成带过长,熟料在烧成温度下暴露时间过长,
  e/ |8 Q2 K( p  l" l5 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。
" M  Y% E- B/ Q. g+ D3 I   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
- O: R$ p- Y8 q1 z, |: C   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。