水泥技术|水泥熟料产生白心的原因探索

   日期:2017-02-20     来源:建材之家    作者:防水之家    浏览:45    评论:0    
核心提示:泾阳声威建材有限公司一期2500t / d 熟料生产线于 2004 年投产以来,熟料一直存有“夹心料”,颜色呈白色,较为松散,所占体积一般在5%~8%之间,最高可达到 12%。 现将我公司熟料产生“白心料”的原因和解决方案简述如下,供同行参考。1 形成机理 众所周知, 在组成熟料的四种主要物料氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁中
防水之家讯:泾阳声威建材有限公司一期2500t / d 熟料生产线于 2004 年投产以来,熟料一直存有“夹心料”,颜色呈白色,较为松散,所占体积一般在5%~8%之间,最高可达到 12%。 现将我公司熟料产生“白心料”的原因和解决方案简述如下,供同行参考。

1 形成机理

众所周知, 在组成熟料的四种主要物料氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁中, 除氧化铁会产生颜色外,其余三个氧化物均为白色。 在氧化气氛下,氧化铁为黑色,但在还原气氛下, 根据还原气氛的强弱所表现出来的颜色有所不同,如黄色、绿色。 如果还原气氛很强,甚至可以把三价铁还原成金属铁, 此时表现为白色。 因此,氧化铁在不同程度的还原气氛下,可以表现出黄色、绿色或白色等不同的颜色。 可见 “白心料”与还原气氛有直接关系。

2 白心料的表观性状

熟料煅烧中存在大量的直径100~300mm 的球形大块料, 最大甚至达 1000mm 左右。大块球料外壳为坚硬的烧成物, 而内核则为两类色泽不一的结构物。 内核为致密型结构的黄色包裹体,即“黄心料”;大多数为内核不坚硬而且易碎松散物料,颜色呈灰白土色的“白心料”。

3 原因分析

(1)经取样化验 (表 1)分析 ,可以很容易看出,“白心料” 是经过高温煅烧, 且经过物理化学反应生成的熟料, 具有熟料的各种物理化学性能,与窑内窜出的生料相比,游离钙和烧失量均低于“夹生料”,色泽和粒径均不相同。 因此,不是我们认为的“夹生料”现象。



从表 1 数据可看出, 两组样品化学成分基本相近,虽然“白心料”中游离钙达 4.41%,但也说明物料在窑内已充分固相反应, 物料在液相反应中仍然 C2S 吸收 CaO, 变成 C3S不充分,故可认为“白心料”是经过煅烧但没有完全烧熟之故, 但又不是“夹生料”,从烧失量指标即可断定。

没有正常熟料强度高, 强度贡献值仅是正常熟料的 74.39%, 游离钙较高, 虽对整体熟料强度会有所下降,但“白心料”也并不是熟料的无效成分(表 2)。



(2)有一种看法认为 ,在熟料煅烧过程中,如果通风不良,就会产生还原气氛, 此时在烧成带熟料中的氧化铁就会表现出黄色、 绿色或白色,熟料也就变成相应的颜色。 但是熟料进入篦冷机后, 由于空气中含氧量提高,往往变成氧化气氛,此时熟料中的低价氧化铁就慢慢被氧化成三价铁,又重新变成了黑色。 但是由于此时熟料已经结粒, 氧气扩散到熟料内部比较困难, 而且熟料温度下降得很快, 这样就形成了熟料颗粒外表黑色,内部白色。

我公司试验结果表明, 其并非主要成因, 因为大块熟料颗粒拿到室外,用风镐打散,分别进行水冷和风冷,熟料仍是白心或黄心料。 故可认为, 未燃尽的煤粉落入熟料中继续燃烧,在进入烧成带时逐渐包裹,体积变大, 由于在熟料煅烧中是高温缺氧状态, 煤很容易产生大量的CO, 造成熟料中的三氧化二铁发生还原反应,产生白心料。

(3) 一般工艺管理不严格的企业, 未确定窑的理想熟料台时产量,为争取产量最大化 ,过度发挥窑的产能, 窑热工制度抗风险能力变差,当质量有所恶化时,采取增加头煤, 加以改善, 但长时间没有减下来,或采取降窑速,从而改变窑氧含量和填充率, 为还原气氛产生创造了条件, 从而进一步影响及窑皮的平整度, 长厚窑皮和结圈等工艺事故,形成白心料就不可避免了。

4 解决措施和效果

(1)加强工艺管理。 严格操作规程, 三班统一操作, 均衡稳定地生产, 每月进行一次热工参数和配料方案优化。 根据生产原始台帐,找出优质高产低消耗的区间, 生产参数和配料方案及其原燃材料成分进行分析和总结, 便于进一步反馈和指导生产。

(2) 进一步核实喷煤管技术参数性能。 喷煤管购进后,首先应对每个风道的横截面积进行计算, 同一次风机实际作功, 产生的风量计算出各出道的风速, 是否达到设计制造厂家或理论的技术参数性能,风速过大的应予以放风处理, 保证煤管火焰的涡流和高推力, 为建立良好热工制度创造前提条件。

(3)明确喷煤管的定位。 提高燃烧器角度和增加内风, 喷煤管一般情况下调节水平位置低 3°, 让煤灰在落入熟料时燃尽,但操作不好时,往往容易烧耐火砖, 造成局部高温点。

(4) 加强煤质与配料在生产中的适宜性分析。 在实际生产中,企业为降低成本或大宗原燃材料品位较低时,劣质原燃材料进入生产线,采取均化处理后, 仍需分析总结煤质与配料在生产过程中适宜性, 及时调整配料方案,保证熟料的产质量。我公司实际生产表明, 煤发热量越低, 铝氧率则必须控制在低水平运行。

(5)加强原燃材料成分的控制 。我公司曾因铜矿渣铁含量下降,造成大量熟料产生白心料。 经分析认为:铜矿渣含有氟化钙,具有矿化剂的性能,因品位低,配比时掺入量相应提高,造成易结大块和厚窑皮,产生“白心料”。 在一次铜矿渣供应不足的情况下, 更换成低品位的铁矿石,其他控制指标未变,煅烧出的熟料呈墨绿色,解决了白心料现象。 这就进一步证实了工业废渣含有或多或少的矿化物, 可降低熟料低固融点温度, 是造成白心料的一大主要因素。

我公司加强了上述五个方面工作,取得了较好的防范和处理效果。据数据统计分析, 游离钙合格率得到进一步提高,从 73%提高到 87%,增强了安定性。 熟料 3d 和 28d 抗压强度分别由 24MPa 和 48MPa 提高到 28MPa 和 57MPa, 从而大幅增加了水泥中混合材的掺加量。

5 结论

(1) 还原气氛是造成熟料夹有白心料的真实原因。 一般在热工制度不稳定(如头煤过多、长厚窑皮、结圈结蛋、 窑速频繁调整、 频繁塌料、窑炉风不匹配等)状态下,熟料粒径大,不均齐,极易产生白心料,严重影响熟料质量和二次风温,操作困难,合格率低,煤耗较高,必须结合生产实际情况及时分析调整。

(2) 白心料对熟料安定性和强度的影响随白心料的增加而恶化,生产过程中必须高度重视。 在良好的热工制度下, 即使产生少量的白心料, 对熟料强度和安定性不会造成过大影响,仅是色泽问题,不必过于担心。 但应做好相应的记录,分析原因,做到白心料不再增加。

(3) 必须高度关注原燃材料的指标变化情况,“生在料上, 死在窑上” 说明了实践是检验认知的唯一手段。 因此, 利用数理统计分析工具, 反求原燃材料的控制指标是指导和处理生产实际问题的有效手段,具有较高的现实意义。

(4)超产应根据生产实际情况 ,定出窑台时产量高限, 即窑理想熟料产量,不能随意性地创出台产新高,均衡稳定才是生产之根本,也是杜绝“白心料”的有效途径。

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