回转窑熟料黄心的成因、危害及调节措施

核心提示：水泥熟料的正常生产是在氧化气氛下进行的，但是当燃料燃烧不充分时会产生还原气氛。正常状态下，燃料充分燃烧生成CO2，燃料所蕴含的热能全部释放出来，若氧气不足时，煤粉就会不完全燃烧生成CO，产生还原气氛。还原气氛下烧成熟料外观呈现正常熟料颜色灰黑色，而内部呈浅棕色到棕黄色不等，随烧成还原气氛严重程度的不同，熟料内颜色的深浅程度也不同，严重时熟料呈棕黄色。烧成中出现黄心料，熟料易磨性差，并严重影响水泥的颜色。水泥熟料的正常生产是在氧化气氛下进行的，但是当燃料燃烧不充分时会产生还原气氛。正常状态下，燃料充分燃烧生成CO2，燃料所蕴含的热能全部释放出来，若氧气不足时，煤粉就会不完全燃烧生成CO，产生还原气氛。还原气氛下烧成熟料外观呈现正常熟料颜色灰黑色，而内部呈浅棕色到棕黄色不等，随烧成还原气氛严重程度的不同，熟料内颜色的深浅程度也不同，严重时熟料呈棕黄色。烧成中出现黄心料，熟料易磨性差，并严重影响水泥的颜色。一、烧成中熟料黄心的成因：物料在还原气氛下煅烧，高价氧化物Fe2O3被还原成低价氧化物FeO，大量的FeO进入B矿及玻璃体内，使熟料中C3A的含量增加,A矿的稳定性降低,在A矿晶体内部发生成分离析而形成二次B矿和f-CaO。导致熟料体系中C4AF、C3S形成量减少,而C2S、C3A、f-CaO含量增加。黑色矿物C4AF生成量减少而导致熟料黄心。二、黄心料的危害：有实验指出，与正常煅烧的熟料相比，还原气氛下烧成的熟料中氧FeO的含量增加1.60%，f-CaO的含量增加1.71%，C2S含量增加8.14%，C3A增加2.84%，而C3S含量降低8.80%，C4AF含量降低4.59%。主要是因为水泥熟料在还原气氛下烧成,引起了熟料体系中可变价元素Fe的变化,即Fe3+还原成Fe2+(熟料中未发现单质Fe的存在),使熟料体系中FeO含量明显增加;而且,由于Fe元素的价态变化,将影响熟料体系中铁相的形成，使熟料中C3A的含量增加,A矿的稳定性降低,在A矿晶体内部发生成分离析而形成二次B矿和f-CaO。因此,导致熟料体系中C4AF、C3S形成量减少,而C2S、C3A、f-CaO含量增加。通常认为在熟料体系中，A矿是在液相中结晶形成的，一般有两种生长模式，稳定生长和不稳定生长。稳定生长的A矿典型特点就是内部包裹物少，杂质含量低晶体形态规则，晶体结构缺陷少；不稳定生成的A矿内部含有大量的包裹物，晶体内杂质含量高，晶体形态不规则，晶体结构缺陷多。特别是熟料在还原气氛烧成时，中间相矿物的结晶速度较快，熟料结构中将产生较大的拉应力，A矿以不稳定模式生长，内部含有大量包裹物。另外，A矿晶体断面有特殊条纹构造，是由于固溶于A矿中的Fe2+重新被氧化成Fe3+引起A矿分解成B矿所致。由于熟料在还原气氛下烧成,Fe2+取代了部分Ca2+进入C3S晶格中,当熟料出炉在空气中冷却时,Fe2+又重新被氧化成Fe3+,Fe3+不能取代C3S晶格中Ca2+,在氧化过程中从碱性组分转变为酸性组分,夺取A矿中的Ca2+化合形成CF2,这些离子的迁移导致A矿结构不稳定而分解出B矿。三、为防止窑内还原气氛的形成，保证窑内燃料的充分燃烧。改善熟料指令及外观颜色，我们从以下几点着手:（1）抓好原、燃材料进厂质量，控制有害成分的含量，特别是硫含量；做好原料、生料均化工作；控制住生料饱和范围，以保持入窑生料成分均匀稳定（停窑期间，尽量做一次倒仓工作），进而减小窑头、分解炉用煤量的波动，从而有效保证窑系统热工制度的稳定，避免因窑内温度的剧烈波动形成黄心料。（2）停磨期间，要检查选粉机固定和旋转叶片的磨损情况，一定按照原尺寸、角度修复叶片，防止生料跑粗。（3）停窑期间，要对入窑流量计进行校验（如果是冲板流量计，要检查内部挠轴的灵活性，对其润滑，防止污尘干扰），防止喂料量波动，从而有效保证窑系统热工制度的稳定。（4）生产期间，要定时清理烟室、分解炉缩口结皮。定时巡检重锤翻板阀的灵活程度，防止锤轻窜风、锤重堵料；停窑期间，要人工清理检查入分解炉支管结皮，使料风充分进行热交换，以保障分解率达标。同时检查三次风阀门的烧损情况，重新调整。（5）在喂料量与窑速相匹配的条件要求下，坚持"薄料快烧"的煅烧原则，控制窑内的物料填充率；严格执行设计规定的操作参数，统一操作，稳定热工制度，控制好煅烧温度，防止还原气氛出现。（6）各地煤的品种、品质尽管不一，但在煤粉制备上，要注意控制好均化搭配，细度、水分更应严格控制在要求的范围内。（7）在炉窑燃烧器的调整方面，要根据自身系统的设计特点、安装特点，掌握合理的喷煤管位置，摸索一套适应自身物料煅烧的工艺方法，并及时清理燃烧器端部结焦，使火焰顺畅有力，保障煤粉有足够的燃烧动力。（8）合理控制各段篦床上的料层厚度，提高二次风温度，使煤粉快速完全燃烧，降低煤灰沉降量，减少还原气氛的产生。停窑期间，要检查篦板漏风漏料情况，并做相应调整，保障"风尽其用"。（9）在整个烧成系统方面，相互兼顾，控制好系统风、煤、料的合理搭配，做到：加产时→先加风→再加煤→最后再加料；减产时→先减料→