如何从工艺上减少熟料游离钙含量及其危害

如何从工艺上减少熟料游离钙含量及其危害（精华）. I4 LE# c- G4 j0 XC2 Q在生产工艺过程中，造成f-CaO含量高的原因主要有：9 U W$ ( |; X b7 m0 X（1）配料不当，石灰饱和系数KH或硅率SM过高，或者与同类厂相比，KH并不显得很高，但因该厂生产条件较差，操作和管理水平不高，也会导致f-CaO含量高。* 5 Qb6 b0 / M- W- |（2）生料（包括黑生料中的煤）配比不准确、不均匀；煤的成分突然变化而配料未能及时调整；煤的颗粒过大。; F4 o Q0 $ k5 a（3）生料配料控制方法落后，采用钙铁控制，即只控制出磨生料的CaO和Fe2O3，而不考虑SiO2和Al2O3的变化。如果原料中特别是石灰石中的SiO2和Al2O3含量有所波动，即使出磨生料的CaO和Fe2O3百分百合格，也会引起出磨生料率值的有很大变化，影响窑的煅烧，从而使f-CaO含量增加。2 S$ k5 P6 8 V2 w B- h（4） 生料细度太粗而粗粒子过大。 a( _) I, O9 L! d0 T! e+ （5）煅烧温度不够高或者物料在烧成带停留时间太短，使C2S吸收f-CaO的化学反应进行得不充分。2 q+ w Ox0 _) I, i8 o（6） 熟料冷却速度太慢，产生二次f-CaO。4 H- V* p W1 N: L3 （7）原料易烧性不好，石灰石结晶硅和粘土含砂量太高，使固相反应难以完成，增加了f-CaO含量。- E1 w* G # P: N* e/ t2 l2 J# u# M（8） 窑的结构原因或窑煅烧操作不当，引起f-CaO增加。; Z+ % S! R# g3 w$ U 对已生产出来的含f-CaO较多导致安定性不良的熟料，可用下列方法处理以减轻它对水泥质量的危害。) G/ 2 2 N |5 ( l- : s（1） 加入适量的混合材共同磨制水泥。/ T2 y% e& P- r9 q; . （2）陈化。即将熟料存放一段时间，或往熟料上喷洒适量的水或掺入适当的湿混合材，使熟料中的f-CaO得以部分消解后，再磨制水泥。$ ( g$ v, p) |; v: I/ （3）把f-CaO较少的好熟料和含f-CaO较多的较差熟料分堆存放，搭配入磨，即进行所谓的熟料搭配均化。! t7 I7 m* ( B3 4 g( n（4）水泥磨得更细些，因为细小的f-CaO晶体水化速度更快，从而减少它对已硬化的水泥石的破坏作用。游离钙产生的原因及分类：; K1 K/ X3 a) ( n y1 4 L8 ph1 轻烧游离钙：在11001200度的低温下形成的游离钙。主要存在于黄粉及包裹在生料粉的夹心熟料中。它们对于水泥的安定性危害不大，但会使熟料强度降低。+ x0 s5 s8 K9 M, Q8 M% z2. 一次游离钙：熟料中存在的未与其他氧化物化合而剩余的氧化钙。这些氧化钙经高温煅烧呈“死烧状态”，结构致密，晶体较大，水化速度很慢，对水泥的安定性影响较大。! 2 n$ # ?) i3. 二次游离钙：熟料冷却速度较慢时或还原气氛下，硅酸三钙分解成氧化钙和硅酸二钙，或熟料中碱等取代出硅酸三钙，铝酸三钙中的氧化钙，这类氧化钙水化较慢，对水泥强度及安定性都有一定影响。f-CaO的控制6 u2 S: ( X& u5 Q6 t熟料中f-CaO是重要的质量控制指标之一，其含量对强度及安定性均有直接影响，导致f-CaO高的因素主要是原料、配料、煤质、煅烧等控制不当所致，具体原因有：- 0 o( N* L1 8 |% t（1）生料均匀性不好：由于出磨生料质量不均，波协大，搭配放料又不好，造成入窑物料TCaCO3忽高忽低，烧成困难，物料反应不完全；8 C5 F5 W$ e) Y7 m& a v- o（2）煤粉质量差，灰分高，细度大，水分大，发热量低，燃烧不好，煅烧温度低，物料反应不完全，升重偏低；; Q3 | w7 J, 6 O: Q: F（3）热工制度不稳定，有周期性慢车，窑内出现一股料大，一股料小，大料到烧成带后烧不住，甚至慢车还窜生料，烧成的熟料外包裹一层生料；5 ! L0 Y/ t f2 M6 a5 - X) ) （4）料层过厚或短焰急烧，由于下料量过大，或由于其它原因，都会造成料层过厚，物料不易烧透，f-CaO高，短焰急烧时，黒影近，窜生料，物料在烧成带停留时间短，反应不完全；1 6 N/ H3 O4 o$ m（5）煅烧温度不够，多是由操作不当造成；3 p8 fnh8 E1 E; B% h/ k+ W3 u（6）喷煤管位置低，一次风用量小，该情况容易造成火焰软弱无力，燃烧不完全，烧成温度低；! Z6 Z1 d5 X7 h ?A- f（7）物料预烧不好，由于尾温低或下料量太大造成；; K- v9 D% N2 a U/ o4 y! e（8）结圈、掉窑皮，窑内热工制度不稳定，煅烧不正常，温度升不起来，加之窑皮本身f-CaO含量过高，虽经二次煅烧，仍大块烧不透。游离氧化钙是判断熟料质量好坏的重要指标。国标要求控制在1.5，各熟料基地控制稍有不同(如1.0， 1.2).正常操作中由于温度或物料的波动游离氧化钙偶尔偏高是正常的，但如果游离氧化钙连续超标，甚至连续是二点几或更高则就是窑系统出了问题或生料成分发生了大的波动。造成游离氧化钙连续偏高的原因通常有： a窑内温度主要是烧成带温度低。当窑内通风不好或三次风档板开度过大造成窑内有效通风量大大减小，窑头煤粉不能完全燃烧，持续的窑内还原气氛造成窑内温度偏低，熟料液相量不足或液相反应不完全，造成游离氧化钙偏高。当发生这种情况时，窑头昏暗，能明显看到黑火头，NOx浓度低于正常值，且越加煤窑内温度越低，N0x越低。这种情况下烧出的熟料结粒大但无光泽且表面较粗糙，砸开后，里面是明显的黄心料，这种料子强度很低用手就可捏碎。这种料子游离钙一般都较高通常在2.0以上。碰到这种情况时，应将三次风档板关小，同时加大高温风机转速，使系统保持较正常大的通风量，适当退窑头煤，保证窑头煤能够完全燃烧，这时窑速不宜过慢，保持窑内较低的填充率。 b当生料成分发生较大偏差，超出控制范围较多时，也容易造成游离氧化钙偏高。如较高的KH值(0.93甚至更高)或较低的SM(2.2甚至更低)。当KH值过高时，烧出的熟料外观与正常的熟料相似，结粒稍差，由于过多的CaO不能被C2S完全吸收，造成游离氧化钙偏高。此时可适当减产或加大窑内通风，将火焰拉长，加少量窑头煤、适当减窑速，延长物料在烧成带停留时间。当SM过低时由于熟料中液相量增多，在固相反应未完成时就已产生大量液相，熟料结成较大颗粒，进入烧成带后，由于颗粒较大外部烧结完全但内部没有烧透，产生黄心料，如果此时IM较高则由于液相粘度增大分子扩散速度减缓，这种现象更为严重。当碰到这种情况时，可适当减产，将入窑溜子温度控制低些，降低物料入窑分解率，当SM低IM高时，窑内熟料不仅液相量多，且液相粘度大，可适当加窑头煤，提高烧成带温度，以降低液相粘度；提高分子扩散速度。当SM低IM也低时，料子不耐火，严禁烧高温，防止窑尾结皮或窑内结大蛋。 应当注意的是，如果是因为生料成分引起的游离钙偏高，特别是三个率值超出控制范围较多时，单单靠调整窑的操作是很难将物料烧合格的，应该及时通知化验室调整配料，如果想在短时间内调整物料成分到正常范围内，也可通过改变出库方式来调整。改自动循环下料为手动定点定区下料，通知化验室对每小时的入窑生料成分进行监控，选择一个成分接近与正常成分的下料口定点下料。这样就可通过调整配料和改变出库方式的方法在较短时间内达到调整入窑生料成分的目的。KH低fCao高的原因分析% Y% R P% j9 f, 一般的情况下，KH值低游离钙也低这是符合配料计算的，但有时KH低游离钙却并不一定低，这种情况多发生在新投产而技术力量相对薄弱的厂家，尤其工艺技术人员素质不高的厂，出现生产工艺掌握不好，配料不合要求。/ c! r: M3 X6 w3 j$ 1 z! 2 B4 Y 理论上讲当熟料中全部生成C3S，C3A，C4AF而无C2S存在时，所需KH值为1.0；若全部生成C2S，C3A，C4AF而无C3S存在时，所需KH值为0。667，所以在无C3S或很少C3S存在的情况下KH虽然低，也比0.667高，再加产生的C3S的分解，产生的二次fCaO，往往发生KH低fCao高的反常现象，遇到此情况，更应把火烧好，保持较佳的结粒，不烧急火熟料立升重低fCaO也低的原因分析# LL* V7 m. q2 ?* 升重低，fCaO也低是一种不正常的现象，在风煤料，窑速等参数适宜，配料稳定的情况下，这种现象不会发生，发生这种现象的原因一般有以下几点；- y5 i4 I2 F1 m+ o_* C9 r! d3 ) J5 E. d5 U7 a1，配料不合适，SIO2含量过高，熔媒矿物少，一，二次风过大，窑尾温度过高等，产生飞砂料，就会出现熟料升重低，fCaO含量亦低的不正常现象，这种情况下，熟料升重一般比正常熟料低100-200克/升，处理方法是改变配料方案和煅烧参数，使之合理。+ 6 q* * + H q8 A/ B( i- i% ) a* + S3 H1 2 W% G9 H2，用炉渣代替粘土配料，亦容易出现粘散料，熟料结粒不致密，不圆，升重低，fCao低的现象，这是因为炉渣内含有部分碳微粒，发热量高达千卡千克与生料相混，燃烧时温度提高，燃烧后孔隙率增大，就像内燃法烧砖一样，同样温度下，升重偏低，fCao也低。; I4 H, l/ t6 J1 u+ E5 k5 G/ B8 U 3 : E( V/ F0 C用炉渣配料，升重低,fCao也低是明显的，但与飞砂料不同的是飞砂不大，熟料颜色发绿，较轻，相同的是物料发粘，发散，升重低，fCao含量低，处理办法是按炉渣：粘土=1：1配料。1 A& R8 I: d- s& P( Gb0 r( L4 m0 z3 X2 z3，料层厚，窑速过慢，火焰短，急烧发粘，熟料颗粒不规则，片状多，因此倒入升重筒内熟料粒孔隙多，升重必然低，fCao也低，克服办法是减少喂料量，加快窑速。熟料f-cao高可能的原因 & L3 t t: N8 q& m$ 4 _1)生料成分的均匀性差。 ; 8 f5 I- y3 G5 q8 原料的预均化、配料电子皮带秤、出磨生料X荧光分析仪控制和生料的气力均化4个关键环节相互衔接，紧密配合，是预分解窑窑速快、产量高、质量好、热耗低的基本条件和前提。但生产线上工艺生产环节不配套或某些缺陷，致使人窑生料化学成分波动较大，容易造成生料率值的很大变化，使回转窑操作困难，熟料中fCaO含量就高。 / p( k2 j$ p+ I5 p 2)烧成温度的影响。 B0 ; _! : K( k& c- _ 熟料煅烧温度对fCaO影响很大。在生料成分比较均匀，熟料率值相对稳定的情况下，较高的烧成温度，物料在烧成带又有足够的停留时间，则窑内物料的化学反应完全，熟料中fCaO含量就低。假如烧成温度偏低，形成的液相量就少，液相粘度大，fCaO在液相中运动速度减慢，影响C2S+CaO-C3S的反应速度，熟料中fCaO含量就增加。因此要减少熟料中fCaO的含量，必须适当提高熟料煅烧温度以避免熟料的欠烧。 & Y6 L X; F- , Q$ 6 z( F 3)操作的影响。 6 y! m0 Q) n) h m B 窑速慢并采用短焰急烧，这样由于窑内料层厚，高温带又短，物料预烧不好，熟料fCaO就会比较高。分解窑控制熟料游离钙含量应如何操作$ v; J9 r6 y2 , c8 c一、 偶然出现较高熟料游离氧化钙含量时的操作 ; O6 i3 # W( 分解窑偶然出现较高熟料游离氧化钙含量，多是由于窑尾温度低或者有塌料、掉窑皮，甚至喂料量的不当增加而发生，解决的责任人只能是中控操作员。但操作上经常会有一种误操作：先打慢窑速，然后窑头加煤。应该说，这种从传统回转窑型沿用下来的操作方法对分解窑是很不适宜的，主要原因如下： : l+ Y9 A0 pl; m 加大了窑的烧成热负荷。分解窑是以3r/min以上窑速实现高产的，慢转窑后似乎可以延长物料在窑内的停留时间，增加对游离氧化钙的吸收时间。但是，慢转的代价是加大了料层厚度，所需要的热负荷并没有减少，反而增加了热交换的困难。窑速减得越多，所起的副作用就越大，熟料仍然会以过高的游离氧化钙出窑。 1 T3 Q% y0 C; Z* H% t+ w* Ut 增加热耗。有资料证实，分解后的CaO具有很高的活性，但这种活性不会长时间保持。由于窑速的减慢而带来的活性降低，延迟了9001300之间的传热，导致水泥化合物的形成热增高。所以，降低分解窑的窑速绝不是应该轻易采取的措施。 , fX, A% M w8 C 缩短了耐火砖的使用周期。窑尾段的温度已低，还突然加煤，使窑内火焰严重受挫变形，火焰形状发散，不但煤粉无法燃烧完全，而且严重伤及窑皮。同时，减慢窑速后，物料停留时间增加一倍以上，负荷填充率及热负荷都在增大，这些都成为降低窑内耐火衬料使用寿命的因素。 - 4 j& T: N* F7 E/ r 窑的运行状态转变为正常所需要的时间长。这种方法至少要半小时以上。 $ M1 g- s, n; o4 A1 W 当分解窑偶然出现较高熟料游离氧化钙含量时，正确的操作方法如下： 6 M3 L$ + N: k# f! A 一旦发现上述异常现象，立即减少喂料，减料多少根据窑内状况异常的程度而定。比如：塌料较大、时间较长或窑尾温度降低较多，此时减料幅度要略大些，但不宜于一次减料过大，要保持一级预热器出口温度不能升得过快过高。 6 4 n8 E l5 u& X* v 紧接着相应减少分解炉的喂煤，维持一级预热器出口温度略高于正常时的50以内，同时通知化验室增加入窑分解率的测定，确保85%90%。$ : Y; M3 L$ _; R 略微减少窑尾排风，以使一级出口的温度能较快恢复原有状态。但不可减得过多，否则会造成新的塌料，也影响二、三次风的入窑量，进而影响火焰。 Z/ P- v6 Y& b2 N+ _0 Y) l 如果掉窑皮或塌料量不大，完全可以不减慢窑速，这批料虽以不合格的熟料出窑，但对生产总体损失是最小的。按照这种操作方式，恢复正常运行的时间只需十分钟。如果是打慢窑，这批料不仅无法煅烧合格，而且如上所述至少耗时半个小时以上，影响熟料的产量，以及更多熟料的质量。 当然，如果脱落较多窑皮或窜料严重，不得不大幅度降低窑速，至1r/min以内，此时更重要的是投料量要大幅度降低，为正常量的1/3左右。而且也应减料操作在前，打慢窑速的操作在后，避免有大量物料在窑内堆积。如此出来的熟料游离钙含量会合格，但付出的代价却是半个小时以上的正常产量、更多的燃料消耗、长时间的工艺制度不正常，以及类似中空窑煅烧的各种弊病，经济上损失较大。 8 z. g: S# a( _0 Q3 C& R F 尽快找出窑内温度不正常的原因，对症治疗，防止类似情况再次发生。比如：找出塌料的原因、窑尾温度降低的原因等。 ; N ?+ e$ 3 d: b7 D 上述操作方法还要因具体情况而异，总的原则是：不要纠缠一时一事的得失，要顾全系统稳定的大局。这个大局就是用最短时间恢复窑内火焰的正常、系统温度分布的正常，各项工艺参数的正常，并继续保持它们。 $ R# C( V9 |; b8 u 二、反复