水泥烧手训练资料

ztjy2008

一.影响烧成的主要因素:
& d7 i( L) Q: G3 N7 j* S) Z7 B1.烧成条件:氧化气氛→黑色熟料(好)
           还原气氛→黄色熟料(不好)
7 \) A' B& r% ~# A8 j2.原料化学组成、矿物组成、物理性质(颗粒大小、均匀度)。
% q# {7 O+ ?: T3 O( \3.窑操作条件:O2/CO、冷却机第一段的控制、加或减煤、加或减
/ D4 W2 z2 z5 c+ e4 T  料、窑KW、预锻炉的控制、熟料fCaO的控制。
+ |& G6 R! b5 X0 b/ U. H4.熟料组成(n、p、KH)。
  G( n& [( P+ C& U/ F: P$ p8 k6 f! Q6 C二.熟料的形成:
) h; H  y) p  H/ A! P1 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:
  方解石(CaCO3)、石英(SiO2)、黏土(SiO2-Al2O3-H2O)、
  铁粉(Fe2O3)
( C! i+ F% d8 J) T) ~3 \   2. 200℃以下       生料中游离水干燥
      100〜400℃      黏土中结晶水逸失
7 w% I$ o4 p8 m 400〜900℃      黏土分解成Al2O3+SiO2
550〜900℃      生料→CaO+CO2
>800℃             CA  固态反应
* Q4 @4 h, F) t( v9 Z+ `9 p>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  
9 P# G6 U7 C8 r3 V- P0 o2 `( F! v  >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
4 h; U9 w. R; J. T" g 1450℃时  液体含量达20〜30%,视化学组成
                         而定,n增加时液体含量减少
+ U, h! r/ p5 I/ U5 X   >1400℃   几乎生料中所有之Al2O3+Fe2O3皆
, n/ Q; R2 t. ?) }0 b 在液体中了,液体组成为CaO   56%、SiO2 7%、Al2O3 23%、Fe2O3 14%
9 B* r% V; l) b 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)
9 o/ J! q0 N) \9 J     硅酸二钙   C2S━(2CaO•SiO2)
        铝酸三钙   C3A━(3CaO•Al2O3)
        铁铝酸四钙 C4AF━(4CaO•Al2O3•Fe2O3)
- Y  j9 }: h7 T+ S- s. e        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
   L/D=10〜11    1.5〜2D   4.5D   3.5〜4D     1D
   物料停留时间   2min     6min    10min      2min
8 \0 m, f( x8 f% J/ G) t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、
- R6 c; z6 D# P. u3 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:
     生料LSF高,窑内物料松散,不易烧结及结窑皮,熟料fCaO高,   
7 }1 r- n7 ~1 `0 c, }0 ]; U  b& q     使须提高温度,降低窑速及产量。生料LSF低,窑内物料发粘,
# l4 f; `  u) ]( @: [     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。
- i5 x) C& m* a; N3 _9 n     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+
     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。
+ T* `. [6 d0 j. ]- n  }6 e/ 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
! d& v2 ~( ]9 T) z4 L3 L& `! U     题。
: Q9 W+ @! P7 x$ t4 q3 {8 H% m     宜采用SM(2.50+_0.10),IM(1.50+_0.10),LSF(91.5+_1.0)之配
  J5 s, x1 U! Y' O8 S- S, b  D7 g! R1 V     料,稳定生料质量,降低标准偏差。
/ o2 E5 S1 h: N, M) z. T   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   
8 @: |0 m5 U4 A5 ~4 W) ^     量过高易使烧成带结球。
     SO3来自原料及燃料,其在1000℃时形成SO2气体,并在窑系统
2 v0 a; d" x+ ^$ K! u2 u     中生成CaSO4,K2SO4,易在窑后段造成结圈及结料。
7 A8 S+ Y+ w5 a! B- Q# D6 h     Na2O及K2O对熟料质量及窑操作均有不良影响,它们在烧成带
7 J9 B7 y/ ^) [4 b) U7 \     开始处挥发,随窑气飘到预热机底段,在900℃下凝结下来与
4 C0 e" O' m: J9 s     SO2、CO2及氯反应,碱份循环易在窑内造成结料及结圈。
     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。
9 ]2 m( E  ^% a$ C/ b+ h( J# A     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：
4 A- z% i' Z5 E: fa.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。
* T* }2 P( B0 [      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:
- k, n2 B, D" p% D   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。
- t% ~% O8 @' x& ^2 o   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。
   生料易烧性视生料组成份而定,可用下述系数来表示：
   1.硅氧系数(SM)：
2 e. M5 T; h1 i3 d" H  b     SM=      SiO2
8 a  R( m- g" \4 M6 x9 G% ~& {3 J                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
- k$ W6 v! f8 t     Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在较低温度下化合。
; N. b$ q% m- } 2.铁系数(IM):
0 I4 L" P% I& Y      IM=      Al2O3
               Fe2O3
- \' f  x4 Q' e# @     铁系数越高,生料越难烧。当其它成份固定时,铁含量越高越
     容易烧,因铁可促进CaO及SiO2之反应速率。
) K! i' y! D$ K( q5 [! M     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。
   3.石灰饱和度(LSF):
   LSF=            CaO
         2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
7 l* ?0 b7 H5 \( b7 A4 _* N     熟料LSF在0.99以上时,将相当难烧,且即使升高窑温,熟料
& u- G# k# m' h; X$ q2 {     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
     含量来判断窑中温度是否适当,熟料fCaO以控制在0.8%较佳,
     一般0.4〜1.2%,LSF 0.90以下将使熟料fCaO偏太低。
! X# x& z5 }1 w, q$ h$ d  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   
0 I: @5 D' s9 b5 r: P/ m* q3 V- r    稠外观是烧手观察烧成带时一项很重要的控制参数。
: x% \1 _+ o5 c* \    液体%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O当量总碱份
. _, ?: x. N! s% M5 i    或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O当量总碱份,其中MgO含量最高
% F, a) j' h( Y2 G. i3 A    计至2%。
/ T3 i/ K( {  M5 c0 H    熟料中液体含量通常介于25〜27.5%之间,与温度成正比关系,
5 s# T+ \% k: o$ W! K    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。
六.易烧性分析:
) f: E4 ?+ s7 r1 I) U" v2 v  j4 @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   
窑生料成份的变化情况。
2 {) Y& B, `4 ~+ }" b7 H2 r2.        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。
# w3 C* Z4 O. s; r' E& m! R   3.Kuehl's烧成指数   
              
    值越高表示越难烧。
0 M6 M+ U; M7 b# _. h9 t: ]   4.Peray烧成参数(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O当量总
" d1 v) J' d1 |  T     碱份),值越高表示越难烧。
* T5 g# P/ e$ H   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:
         熟     烧失量         0.16             0.16   
( _$ l$ I7 m3 N3 \, S* R                SiO2             22.00             22.25
         料     Al2O3           5.40             5.40                 
                Fe2O3           3.40             3.40
- c, C3 g- o% N1 x3 B2 w* X              组         CaO            65.00            64.75
                 MgO            2.85              2.85   
% I" I, b' R* Q5 p         成     Na2O当量       0.75              0.75
                 总碱份
* I6 G: f; Y0 x+ ^         份     SO3             0.30             0.30
/ A- m/ r( e6 d/ M. @        (%)    总计            99.86            99.86
                 C3S             55.35            52.43
& r, ]3 [9 R9 I/ ]& p# M                 C2S             21.41            24.33
                 C3A              8.56             8.56
- z9 k+ _) F6 o$ z  f: [                 C4AF            10.34            10.34
                 SM              2.50             2.53
                 IM              1.59             1.59
0 p$ c# G2 t) T+ W3 I5 I% \6 d7 c                 LSF            92.6             91.3
              液体含量(%)       26.38            26.38
            Kuehl's烧成指数      2.93            2.77
& p4 N) ~: U: w9 t3 E7 n            Peray烧成参数      106.8            105.8
七.升重试验:
+ r6 I9 l' k$ q+ G! O; n0 _4 Y   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
: |2 F. O- y' ]/ T1 [8 d   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,
3 I* \4 a4 R4 I0 A   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
* t5 V& P8 z' a9 \+ E2 C   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。
八.熟料显微学:
8 ~* O' l) Q7 i3 _( U3 r  1.目的:用来诊断窑烧成及冷却之变化。
1 |1 n& M  g% B9 e    Ono method:窑烧成状况及预测水泥强度。
4 G# o- N2 s; n& y; S( \2.C2S+游离CaO+液体→C3S+缓慢冷却→C2S+CaO
* ^* ^. j" t/ _' A& @: Y' b8 |   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。
- E, f) m5 b5 L0 H; O! G; _( j   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
/ _( N/ _  i. T7 c+ Z   的C2S及fCaO,也不利于水泥强度。
% b  L" x& }# o3 O# U/ g: |( ?3.理想烧成条件:快速升温,高温烧成,长烧成时间,快速冷却。