還原熟料形成機理

1、在水泥生產中正常熟料是在窯內空氣略有過剩的情況下燒成的即有足夠的氧使燃料中的碳完全燃燒成CO2放出熱量。1前言在水泥生產中正常熟料是在窯內空氣略有過剩的情況下燒成的即有足夠的氧使燃料中的碳完全燃燒成CO2放出熱量。如窯內氧氣不足燃料燃燒不完全產生CO時就形成還原氣氛其反應式為:CO2→CO2408630JmolC12O2→CO123053Jmol在還原氣氛條件下生產出來的熟料我們稱之為“還原熟料”。在還原氣氛下燒成時窯內熱力強度低高價的

2、過渡型的元素氧化物被還原成低價的產生各種異常顏色的熟料。據此特點一般把還原料分為黃心料、綠心料、析鐵料三種。還原熟料常見的為黃心料在熟料中所占比例也較大。而綠心料、析鐵料較少出現即使存在量也不多。還原熟料的危害很多影響窯的產量、質量、煤耗、熱工制度的穩(wěn)定影響熟料、水泥的質量外觀顏色等。特別是熟料、水泥的外觀上還原料較多時不僅熟料顏色難看就連磨制出的水泥顏色也發(fā)黃水泥用戶極易把此熟料水泥比作立窯的廢品熟料黃料球來看待使用戶購買使用都不放心

3、影響企業(yè)的聲譽因此必須采取措施進行解決。1.1黃心料窯外分解窯產生的黃心料可分為:疏松性黃心料和致密性黃心料疏松性黃心料結構疏松熟料燒失量高fCaO也高后期強度明顯降低它是在窯頭溫度低窯尾存在還原氣氛下產生的。而致密性黃心料外殼的顏色與正常熟料相似結粒較大砸開熟料球核心呈大小不等的黃心它是在還原氣氛或煤粉直接還原作用下氧化鐵還原致使熟料顏色發(fā)黃當冷卻時表層熟料因再氧化而呈黑色。黃心料其化學成分上最突出的變化就是隨黃心程度的增加其中FeO

4、含量也增加而總的鐵含量卻沒有明顯變化而有些黃心料中SiO2和Al2O3的含量較高這主要是煤灰摻入造成的。致密性黃心料在巖相結構上有兩個特征:其一B礦呈手指狀、樹葉狀這種B礦的產生與還原氣氛下C2S和CFS固溶體的分離有關。其二A礦數量少發(fā)育差。這與煤灰的摻入有關由于摻入煤灰物料使SiO2和Al2O3成分增加局部(黃心部分)的KH值下降再加上煤燃燒形成CO放出的熱量少至使燒成溫度較低給A礦形成造成困難所以A礦數量少。此外由于Fe3被還原成

5、Fe2Fe2大量進入B礦及玻璃體所以C4AF的量極少中間體數量也相對減少。1.2綠心料有時遇到外觀與普通熟料相同但中間呈嫩綠色的熟料化學分析表明此種熟料中含較多Cr2O3、MnO。巖相分析表明含Cr2O3的熟料中A礦顏色變綠此種A礦稱為鉻阿利特。Cr2O3主要來自窯中的鉻質耐火材料含MnO的熟料呈綠色的主要原因是βC2S和MnO形成固溶體在C2SMn2S系統(tǒng)中形成綠色橄欖石(CaOMnOSiO2)溫度較高時C2S和CMnS的固溶體也可分

6、解桃紅色含錳的B礦。MnO主要來自鐵質原料和耐火材料雜質。綠心料的水硬性差強度下降。由于Cr3和低價錳都只有在還原氣氛下出現故綠心料是還原氣氛的產物屬還原料。1.3析鐵料當窯內通風不良燃料在缺氧條件下燃燒則出現強烈的還原氣氛這時熟料中的高價鐵化合物被還原成低價鐵化合物甚至金屬鐵其反應過程為:2C4AF→C6A2FC2FC6A2FCO→2C3A2FeOCO2↑FeOCO→FeCO2金屬鐵在高溫下為液相由于表面張力而呈球形圓粒冷卻后保留下來

7、因為它的折射率比硅酸鹽礦物高得多所以在巖相顯微鏡下呈很亮的小圓粒。2.2從系統(tǒng)工藝參數的操作情況來分析窯外分解窯熟料的生產都是通過控制系統(tǒng)的工藝參數來實現的系統(tǒng)工藝參數控制得不合理也容易產生還原料。2.2.1生料喂料量和喂煤量大生料喂料量大燒成所需熱量多為保證預熱器框架溫度及燒成溫度勢必要加大喂煤量因喂煤量大空氣相對不足煤粉不完全燃燒產生還原氣氛為產生還原料創(chuàng)造了條件在實際操作中如不恰當增大窯頭喂煤量將不可避免產生還原料。2.2.2系統(tǒng)

8、壓力工藝參數控制不合理特別是窯尾壓力還有三次風壓力等。當窯尾負壓絕對值低于正常的工藝控制參數時則窯內通風量減少可導致窯內煤粉的不完全燃燒產生還原氣氛。在各風道和窯內通風暢通的情況下三次風壓力一般在300Pa~600Pa三次風壓力大比如為750Pa時則從窯頭抽風多影響入窯的二次風量造成窯內空氣不足同樣會導致燃料不完全燃燒形成還原氣氛。2.2.3系統(tǒng)溫度工藝參數控制不合理窯尾溫度:窯尾溫度一般在950℃~1050℃。當窯尾溫度高時分解爐縮口

9、易結皮影響窯內通風為產生還原料創(chuàng)造條件當溫度過高時液相在窯尾過早生成熟料易結大塊。當窯尾溫度低時燒出的熟料fCaO偏高。溫度過低則易跑生料。窯前(指燒成帶)溫度:當窯前溫度高時火焰發(fā)亮。如因生料KH值高、喂煤量大、內風過大、短火急燒可產生致密性黃心料如因生料KH低溫度過高可在窯口下料口篦冷機機堆“雪人”。窯前溫度低時出現黑火頭燒出的熟料中fCaO偏高由于燃料的燃燒條件變差也易出現燃料不完全燃燒。2.2.4篦冷機及窯內料層厚度的影響當篦冷

10、機篦速快時熟料料層簿使二次風溫下降從而影響窯前溫度使燃料燃燒條件變差也易出現燃料不完全燃燒為產生還原料創(chuàng)造了條件。另外當回轉窯的窯速慢時回轉窯內物料多填充系數大一方面減少了窯內通風面積造成通風不良不利于熱傳導另一方面燃燒器的噴嘴的位置與窯內物料的填充系數關系非常大當填充系數發(fā)生變化時相對來講噴嘴接近了料層表面燃燒器位置不合理從也為產生還原料產生了條件。3解決還原料的技術措施前面對在實際生產中產生還原料的原因及可能進行了分析下面針對產生還

11、原料的可能采取以下技術措施來解決。(1)解決工藝設備中存在的問題緩解窯尾預熱器系統(tǒng)結皮和窯內結大球現象為防止窯風和窯尾系統(tǒng)通風不暢創(chuàng)造條件對于窯尾斜坡或縮口還要定期清理或設置清結皮裝置定期清潮以保障窯內通風。為了更好反映窯內燒成氣氛狀況有條件的企業(yè)還可在窯尾設置CO分析儀使窯內燒成氣氛有一個量的指標更有利于減少還原料的生。(2)調整合理的熟料三率值加強原燃材料的預均化提高出磨和入窯生料均勻性和合格率特別是提高進廠原煤的質量加強用煤均化管