煅燒溫度和時間對熟料質(zhì)量的影響

　　影響熟料質(zhì)量方面因素很多，但熟料在窯內(nèi)煅燒是最重要環(huán)節(jié)之一。熟料礦物形成實際上是在液相量出現(xiàn)以后進(jìn)行的。液相主要有氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣所組成（包括其他次要組分氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等），在高溫液相作用下，C₂S逐漸溶解于液相中與f-cao化合成C₃S，隨著溫度升高和時間延長，C₃S晶核不斷形成，小晶體逐漸長大，最終形成阿里特晶體。完成熟料的燒結(jié)過程。
　　實踐證明，C₃S的生成，如果熟料配料時三率值KH、N、P適當(dāng)，生料成分穩(wěn)定的條件下，主要取決于熟料煅燒溫度、液相量、液相性質(zhì)以及形成晶體反應(yīng)時間。本文重點介紹熟料煅燒溫度和晶體反應(yīng)時間對熟料強(qiáng)度的影響。
　　淮海中聯(lián)水泥有限公司2#窯是由南京凱盛水泥設(shè)計院設(shè)計，2005年3月投產(chǎn)的5000t/d熟料生產(chǎn)線，2007年8月公司利用現(xiàn)有1條日產(chǎn)5000t/d熟料生產(chǎn)線的窯尾、窯頭廢氣余熱，配套建設(shè)了1*9MW的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。
      該廠3、6、7月份窯系統(tǒng)工藝參數(shù)平均臺帳（一）

　　6月與3月份工藝參數(shù)對比。CO平均值下降-44.12ppm。二次風(fēng)溫上升+25.2℃. f-cao合格率上升+5.81%，在同等喂料量情況下窯速降低-0.3rpm，主窯皮長度增加+3.10m；由于窯皮厚度較3月份降低（見表五）。窯內(nèi)填充率下降窯功率同比降低-120A。其它參數(shù)無明顯變化。熟料3天、7天、28天強(qiáng)度分別增加+1.38 Mpa、+5.59 Mpa、+4.19Mpa,液相量略有增加+0.1%。通過參數(shù)對比分析：CO平均值下降和二次風(fēng)溫以及f-cao合格率上升，都能說明窯系統(tǒng)通風(fēng)狀況較好，二、三次風(fēng)比例合適，窯內(nèi)煅燒溫度同比較高；在同等喂料量情況下由于窯速降低和主窯皮長度增加，延長了熟料在窯內(nèi)煅燒時間，使熟料礦物結(jié)晶更加完全，熟料強(qiáng)度提高明顯。
　　6月與7月份工藝參數(shù)對比。CO平均值持平。二次風(fēng)溫分別上升+15.0℃. f-cao合格率上升+9.23%，在同等喂料量情況下窯速相同，主窯皮長度增加+0.8m；窯皮厚度值持平（見表五），其它參數(shù)無明顯變化。熟料3天、7天、28天強(qiáng)度分別增加+1.18 Mpa、+2.29 Mpa、+1.89Mpa,液相量略有增加+0.04%。通過參數(shù)對比分析： CO平均值持平和二次風(fēng)溫以及f-cao合格率上升，都能說明窯系統(tǒng)用風(fēng)狀況合適，窯內(nèi)煅燒溫度保持較高；主窯皮長度略有增加，說明通過適當(dāng)延長主窯皮長度，來延長熟料在窯內(nèi)煅燒時間，熟料強(qiáng)度會有所改善。
　　一、熟料煅燒溫度、液相量
　　液相出現(xiàn)溫度，即系統(tǒng)最低共融溫度與組分的成分和性質(zhì)有關(guān)。在CaO-Si₂O₃-Fe₂O₃四元系統(tǒng)中，最低共融溫度1338℃，由于生料中含有氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等次要組分，因此最低共融溫度1250℃，1260℃液相開始出現(xiàn)，1300--1450℃ C₃S開始形成，1450℃以上C₃S形成非常迅速。此溫度稱之熟料煅燒溫度。隨著溫度上升，液相量逐漸增加，粘度降低。有利益熟料C₃S形成，熟料質(zhì)量較好。但過高的液相量會給煅燒操作帶來困難，如結(jié)大塊、結(jié)圈或燒流損壞設(shè)備等。一般熟料在煅燒階段液相量為20--30%。因各企業(yè)系統(tǒng)工況和設(shè)備差異，液相量的確定要根據(jù)本企業(yè)實際情況進(jìn)行控制。在正常溫度下液相量一般控制在22-26%。在系統(tǒng)工況正常情況下，液相量可偏中上限控制，這樣有利于C₃S形成，我廠液相量控制在25-26.5%。
　　從表一對比分析可以得出，6月份窯系統(tǒng)二風(fēng)溫提高和熟料f-cao合格率上升，表明窯內(nèi)煅燒溫度的提高。保證和適當(dāng)提高窯內(nèi)煅燒溫度對熟料質(zhì)量有利。
　　熟料在窯內(nèi)煅燒溫度與生料易燒性、噴煤管設(shè)計、煤粉質(zhì)量等都有關(guān)系；系統(tǒng)用風(fēng)是否合理（總風(fēng)量大小、二、三次風(fēng)比例）對窯內(nèi)溫度也有不同程度影響。所以窯內(nèi)溫度合理掌握，在生產(chǎn)運行中需要多方面考慮，根據(jù)某一因素變化作適當(dāng)調(diào)整，在動態(tài)中尋找平衡，且不可死板硬套。
　　我廠在保證窯內(nèi)煅燒溫度方面有以下措施：
　　1、在控制煤粉質(zhì)量方面
　　我公司使用的是國產(chǎn)噴煤管，煤工業(yè)分析（表二）根據(jù)生產(chǎn)需要我們制定了煤粉與細(xì)度對應(yīng)關(guān)系（表三），緩解因煤粉水分上升帶來的不利影響。當(dāng)煤粉Aad上升時，煤粉細(xì)度也適當(dāng)降低。

　　在原煤水分超出磨機(jī)設(shè)計要求時，為降低煤粉水分，在保證磨機(jī)安全運行基礎(chǔ)上，可根據(jù)原煤揮發(fā)份適當(dāng)提高磨機(jī)出口溫度進(jìn)行規(guī)范：見（表四）

　　2、保障總風(fēng)量與料量合理配合，在窯系統(tǒng)達(dá)到或超過設(shè)計產(chǎn)能后控制依據(jù)：C1旋風(fēng)筒出口O₂含量：1.9-2.5%；CO含量：≤350ppm; C1出口溫度在≤330℃。
　　3、二、三次風(fēng)比例配合問題，我們正常情況下三次風(fēng)閘板開度在50-60%；在線控制分解爐出口溫度和C5下料管溫度之間，一般控制解爐出口溫度比C5下料管溫度高10-20℃，嚴(yán)禁出現(xiàn)溫度倒掛現(xiàn)象，如果出現(xiàn)倒掛現(xiàn)象，說明煤粉在分解爐內(nèi)燃燒不好，這時可適當(dāng)增加三次風(fēng)量或改善煤粉質(zhì)量進(jìn)行必要控制。。
　　4、控制窯頭二次風(fēng)溫≥1030℃，溫度窯尾溫度控制在1150±50℃，當(dāng)發(fā)現(xiàn)窯尾溫度偏高或二次風(fēng)溫偏低時，適當(dāng)減少窯內(nèi)通風(fēng)量。窯頭二次風(fēng)溫、窯尾溫度高低除與窯內(nèi)通風(fēng)大小有關(guān)外，與窯頭用煤量、煤粉質(zhì)量以及燃燒器本身設(shè)計性能等都有關(guān)。
　　二、燒成時間
　　C₃S形成不僅需要煅燒溫度，還要有一定時間（一般在10-20min），熟料煅燒時間與合適的溫度梯度場、燒成帶長度、窯轉(zhuǎn)速、窯襯內(nèi)徑、窯斜度等有關(guān)，煅燒時間與燒成帶窯長度成正比，與窯轉(zhuǎn)速、窯襯內(nèi)徑、窯斜度成反比。
　　合適的溫度梯度場，即達(dá)到燒成溫度1300--1450℃后的火焰要有一定長度，沒有明顯的峰值出現(xiàn)。使物料在正常燒成溫度的時間延長，避免包殼熟料出現(xiàn)，這種熟料結(jié)粒正常，一般在￠20-30mm，但熟料破開后會發(fā)現(xiàn)，外部裹有一環(huán)致密堅硬的外殼，內(nèi)部熟料顏色與外部一致，但密實度較外部差。這類熟料多數(shù)因為窯內(nèi)溫度較高，但溫度場分布不均，是明顯的短焰急燒熟料。這類熟料在正常燒成溫度場內(nèi)停留時間較短。質(zhì)量方面表現(xiàn)為f-cao往往較低，但熟料28天強(qiáng)度不高，長時間存放容易出現(xiàn)粉化現(xiàn)象。在這種煅燒環(huán)境下燒成帶局部溫度上升，會造成耐火磚使用周期下降。
　　合理的窯皮長度、平整度是表明窯內(nèi)溫度梯度是否合適的標(biāo)志。
　　物料在正常情況下通過窯內(nèi)所用時間：
　　t = 11.4L/（n.Di.S）
　　式中t---運動時間min
　　L---燒成帶窯長度m
　　n----窯轉(zhuǎn)速r/min
　　Di---窯襯內(nèi)徑m
　　S---窯斜度°
　　  熟料在（表一）三種情況下燒成帶停留時間與窯速、窯皮長度之間關(guān)系（表五）

　　從表五中可以看出，第一種情況熟料在燒成帶停留時間最短僅9.09min，3月與6月情況相比平均縮短-1.86min；7月與6月情況相比平均縮短-0.33min。綜合表一、表五分析，主窯皮長度增加0.80m、3.1m和在同等喂料量情況下窯速降低約0.3rpm，都會延長熟料在窯內(nèi)的煅燒時間。而適當(dāng)延長熟料在燒成帶停留時間，使熟料礦物晶體發(fā)育更加完全，可在一定程度上提高熟料強(qiáng)度和穩(wěn)定熟料質(zhì)量。
　　三、結(jié)論
　　正常結(jié)粒熟料的形成需要足夠的熟料燒成溫度和時間，而熟料燒成溫度和燒成時間又與生料易燒性、煤粉質(zhì)量、燒成帶長度、厚度以及窯速等有關(guān)。在正常生產(chǎn)運行中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)工藝狀況，及時調(diào)整系統(tǒng)有關(guān)工藝參數(shù)，以保障熟料能在合適的溫度梯度范圍內(nèi)停留足夠的煅燒時間，形成結(jié)晶良好的熟料礦物成分，已達(dá)到穩(wěn)定或提高熟料質(zhì)量的目的。