□□楊金波
熟料產(chǎn)生白心的原因探索
Cause Investigate and Study on Under-burned Clinker
□□楊金波
涇陽聲威建材有限公司一期2500t/d熟料生產(chǎn)線于2004年投產(chǎn)以來,熟料一直存有“夾心料”,顏色呈白色,較為松散,所占體積一般在5%~8%之間,最高可達(dá)到12%。現(xiàn)將我公司熟料產(chǎn)生“白心料”的原因和解決方案簡述如下,供同行參考。
眾所周知,在組成熟料的四種主要物料氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵中,除氧化鐵會產(chǎn)生顏色外,其余三個氧化物均為白色。在氧化氣氛下,氧化鐵為黑色,但在還原氣氛下,根據(jù)還原氣氛的強(qiáng)弱所表現(xiàn)出來的顏色有所不同,如黃色、綠色。如果還原氣氛很強(qiáng),甚至可以把三價鐵還原成金屬鐵,此時表現(xiàn)為白色。因此,氧化鐵在不同程度的還原氣氛下,可以表現(xiàn)出黃色、綠色或白色等不同的顏色。 可見 “白心料”與還原氣氛有直接關(guān)系。
熟料煅燒中存在大量的直徑100~300mm的球形大塊料,最大甚至達(dá)1000mm左右。大塊球料外殼為堅(jiān)硬的燒成物,而內(nèi)核則為兩類色澤不一的結(jié)構(gòu)物。內(nèi)核為致密型結(jié)構(gòu)的黃色包裹體,即“黃心料”;大多數(shù)為內(nèi)核不堅(jiān)硬而且易碎松散物料,顏色呈灰白土色的“白心料”。
(1)經(jīng)取樣化驗(yàn)(表 1)分析,可以很容易看出,“白心料”是經(jīng)過高溫煅燒,且經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)生成的熟料,具有熟料的各種物理化學(xué)性能,與窯內(nèi)竄出的生料相比,游離鈣和燒失量均低于“夾生料”,色澤和粒徑均不相同。因此,不是我們認(rèn)為的“夾生料”現(xiàn)象。
從表1數(shù)據(jù)可看出,兩組樣品化學(xué)成分基本相近,雖然“白心料”中游離鈣達(dá)4.41%,但也說明物料在窯內(nèi)已充分固相反應(yīng),物料在液相反應(yīng)中仍然C2S吸收CaO,變成C3S不充分,故可認(rèn)為“白心料”是經(jīng)過煅燒但沒有完全燒熟之故,但又不是“夾生料”,從燒失量指標(biāo)即可斷定。
沒有正常熟料強(qiáng)度高,強(qiáng)度貢獻(xiàn)值僅是正常熟料的74.39%,游離鈣較高,雖對整體熟料強(qiáng)度會有所下降,但“白心料”也并不是熟料的無效成分(表2)。
(2)有一種看法認(rèn)為,在熟料煅燒過程中,如果通風(fēng)不良,就會產(chǎn)生還原氣氛,此時在燒成帶熟料中的氧化鐵就會表現(xiàn)出黃色、綠色或白色,熟料也就變成相應(yīng)的顏色。但是熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后,由于空氣中含氧量提高,往往變成氧化氣氛,此時熟料中的低價氧化鐵就慢慢被氧化成三價鐵,又重新變成了黑色。但是由于此時熟料已經(jīng)結(jié)粒,氧氣擴(kuò)散到熟料內(nèi)部比較困難,而且熟料溫度下降得很快,這樣就形成了熟料顆粒外表黑色,內(nèi)部白色。
表1 正常熟料和“白心料”化學(xué)成分(%)及率值對比
我公司試驗(yàn)結(jié)果表明,其并非主要成因,因?yàn)榇髩K熟料顆粒拿到室外,用風(fēng)鎬打散,分別進(jìn)行水冷和風(fēng)冷,熟料仍是白心或黃心料。故可認(rèn)為,未燃盡的煤粉落入熟料中繼續(xù)燃燒,在進(jìn)入燒成帶時逐漸包裹,體積變大,由于在熟料煅燒中是高溫缺氧狀態(tài),煤很容易產(chǎn)生大量的CO,造成熟料中的三氧化二鐵發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生白心料。
(3)一般工藝管理不嚴(yán)格的企業(yè),未確定窯的理想熟料臺時產(chǎn)量[1],為爭取產(chǎn)量最大化,過度發(fā)揮窯的產(chǎn)能,窯熱工制度抗風(fēng)險能力變差,當(dāng)質(zhì)量有所惡化時,采取增加頭煤,加以改善,但長時間沒有減下來,或采取降窯速,從而改變窯氧含量和填充率,為還原氣氛產(chǎn)生創(chuàng)造了條件,從而進(jìn)一步影響及窯皮的平整度,長厚窯皮和結(jié)圈等工藝事故,形成白心料就不可避免了。
表2正常熟料與“白心料”的部分物理性能指標(biāo)對比表
(1)加強(qiáng)工藝管理。嚴(yán)格操作規(guī)程,三班統(tǒng)一操作,均衡穩(wěn)定地生產(chǎn),每月進(jìn)行一次熱工參數(shù)和配料方案優(yōu)化。根據(jù)生產(chǎn)原始臺帳,找出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗的區(qū)間,生產(chǎn)參數(shù)和配料方案及其原燃材料成分進(jìn)行分析和總結(jié),便于進(jìn)一步反饋和指導(dǎo)生產(chǎn)。
(2)進(jìn)一步核實(shí)噴煤管技術(shù)參數(shù)性能。噴煤管購進(jìn)后,首先應(yīng)對每個風(fēng)道的橫截面積進(jìn)行計(jì)算,同一次風(fēng)機(jī)實(shí)際作功,產(chǎn)生的風(fēng)量計(jì)算出各出道的風(fēng)速,是否達(dá)到設(shè)計(jì)制造廠家或理論的技術(shù)參數(shù)性能,風(fēng)速過大的應(yīng)予以放風(fēng)處理,保證煤管火焰的渦流和高推力,為建立良好熱工制度創(chuàng)造前提條件。
(3)明確噴煤管的定位。提高燃燒器角度和增加內(nèi)風(fēng),噴煤管一般情況下調(diào)節(jié)水平位置低3°,讓煤灰在落入熟料時燃盡,但操作不好時,往往容易燒耐火磚,造成局部高溫點(diǎn)。
(4)加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)中的適宜性分析。在實(shí)際生產(chǎn)中,企業(yè)為降低成本或大宗原燃材料品位較低時,劣質(zhì)原燃材料進(jìn)入生產(chǎn)線,采取均化處理后,仍需分析總結(jié)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)過程中適宜性,及時調(diào)整配料方案,保證熟料的產(chǎn)質(zhì)量。我公司實(shí)際生產(chǎn)表明,煤發(fā)熱量越低,鋁氧率則必須控制在低水平運(yùn)行。
(5)加強(qiáng)原燃材料成分的控制。我公司曾因銅礦渣鐵含量下降,造成大量熟料產(chǎn)生白心料。經(jīng)分析認(rèn)為:銅礦渣含有氟化鈣,具有礦化劑的性能,因品位低,配比時摻入量相應(yīng)提高,造成易結(jié)大塊和厚窯皮,產(chǎn)生“白心料”。在一次銅礦渣供應(yīng)不足的情況下,更換成低品位的鐵礦石,其他控制指標(biāo)未變,煅燒出的熟料呈墨綠色,解決了白心料現(xiàn)象。這就進(jìn)一步證實(shí)了工業(yè)廢渣含有或多或少的礦化物,可降低熟料低固融點(diǎn)溫度,是造成白心料的一大主要因素。
我公司加強(qiáng)了上述五個方面工作,取得了較好的防范和處理效果。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,游離鈣合格率得到進(jìn)一步提高,從73%提高到87%,增強(qiáng)了安定性。熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度分別由24MPa和48MPa提高到28MPa和57MPa,從而大幅增加了水泥中混合材的摻加量。
(1)還原氣氛是造成熟料夾有白心料的真實(shí)原因。一般在熱工制度不穩(wěn)定(如頭煤過多、長厚窯皮、結(jié)圈結(jié)蛋、窯速頻繁調(diào)整、頻繁塌料、窯爐風(fēng)不匹配等)狀態(tài)下,熟料粒徑大,不均齊,極易產(chǎn)生白心料,嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量和二次風(fēng)溫,操作困難,合格率低,煤耗較高,必須結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況及時分析調(diào)整。
(2)白心料對熟料安定性和強(qiáng)度的影響隨白心料的增加而惡化,生產(chǎn)過程中必須高度重視。在良好的熱工制度下,即使產(chǎn)生少量的白心料,對熟料強(qiáng)度和安定性不會造成過大影響,僅是色澤問題,不必過于擔(dān)心。但應(yīng)做好相應(yīng)的記錄,分析原因,做到白心料不再增加。
(3)必須高度關(guān)注原燃材料的指標(biāo)變化情況,“生在料上,死在窯上”說明了實(shí)踐是檢驗(yàn)認(rèn)知的唯一手段。因此,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析工具,反求原燃材料的控制指標(biāo)是指導(dǎo)和處理生產(chǎn)實(shí)際問題的有效手段,具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
(4)超產(chǎn)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況,定出窯臺時產(chǎn)量高限,即窯理想熟料產(chǎn)量[1],不能隨意性地創(chuàng)出臺產(chǎn)新高,均衡穩(wěn)定才是生產(chǎn)之根本,也是杜絕“白心料”的有效途徑。
[1]李昌勇,劉龍.預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯的理想熟料產(chǎn)量分析[C].全國第四屆懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會論文集,P-263.
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呂 光