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        南京水泥生料細度對窯煅燒及熟料質量的影響

        對于水泥生料煅燒是一個高溫復雜的不均勻產生反應的過程,原料的物理特點,地質和礦物,生料的細度與成分,顆粒構成,均勻性和率值對于生料煅燒的過程都有一定的影響。生料在煅燒過程當中遇到高溫之后發生活性反應的高低關鍵取決于原料自身的特性,液相粘度與液相量的大小對最后產出的熟料礦物形成速度起著決定性的作用。率值與原料特性的不同,導致了生料易燒性的差異和不同,進而導致了水泥熟料的質量,產量和能耗出現較大的差異。生料的細度對生料的易燒性有著非常大的影響,生料過粗會造成生料易燒性能的降低,進而對水泥熟料質量產生影響;生料過于細小的話就會大大的減少生料磨機的產量,加大電能的損耗。


        一、水泥生料細度對窯煅燒和熟料質量的影響


        在通常狀況下,生料細度控制和水泥的細度是不相同的,因為水泥細度和水化熱的速度有著緊密的關系,所以水泥當中需要一些細小的直徑為10到20um的顆粒,這些顆粒狀的物質被人們叫做‘水化之花’。但是對于生料來說,在制造水泥的生料當中更希望各種顆粒都是均勻的大小,這樣更有利于對煅燒反應的控制。但是有一些人認為生料細度越細對熟料質量就越好,對煅燒是進行的固相反應更加的有利。生料細度如果過于粗大,就會對熟料的結構產生影響。


        相關資料證明:生料當中顆粒的粒徑大小對生料的易燒性有著一定的影響,尤其當顆粒直徑大于200um的時候,就會對生料的易燒性能產生很大的影響作用。生料細度過于粗大就會產生巖相結構的差異,此時就能夠在表面觀察到在A況周邊還沒被吸收的游離氧化鈣,還有一部分的沒有進行化學作用的游離氧化鈣被A礦包裹著,進而對熟料的質量產生直接的影響,另外,會對熟料燒結帶來一定的困難,拖后礦物反應形成的時間,有時還必須要通過提高煅燒的溫度才能夠完成熟料的燒結過程,導致熟料當中的游離氧化鈣增高,降低了窯的產量,導致了能耗的增加,進而增加了生產成本,降低了企業的經濟效益。


        如果生料過于細小的話,其實也并不都是好事,會使磨機設備的產量降低,提高了磨制生料粉時的電能損耗。所以說生料的過細和過粗對水泥生產企業來說都是不夠科學的。


        二、對生料細度進行控制的經驗


        下面就通過列舉一個實際的事件做為例子對生料細度控制的經驗進行了說明和介紹,通過對某地區的A水泥廠和B水泥廠在對生料細度進行控制的參數確定方面,做出了比較詳細的計算與分析,以下是詳細過程:


        1、原料的組成成分、配合比例和生料當中所含有的石英量。


        對石英含有量的計算式為:二氧化硅—1.17AL2O3=石英結晶對黏土中的結晶石英進行計算,因為該廠沒有測定黏土當中鉀和鈉的含量,所以在計算時還是采用上面的式子進行計算(這當中所存在的誤差大約為10%):石英結晶=二氧化硅—1.17AL2O3±,在磷渣當中的二氧化硅已經全都形成了硅酸鹽礦物,沒有石英結晶,所以就沒有計算。


        2、篩余物化學構成和粗晶石的含量。


        為了方便對生料當中的粗晶石英的含有量進行計算,于是就對生料0.2MM的篩余物與0.08MM的篩余物進行了化學成分的分析。結果表示,A水泥生產廠家當0.08MM篩余到達10.9%的時候,篩余物質的化學成分和原生料的化學成分大致相同,但是在B水泥生產廠家的0.08MM篩余達5.9%的時候,篩余物質當中的二氧化硅含量降低,氧化鈣含量開始增加,這就表示了這些粗顆粒主要為石灰石;0.2MM篩余物粗顆粒的主要成分也同樣是石灰石,所以就可以對A廠家的粗晶石英的含量進行計算的結果為0.99%,如果扣除掉磷渣當中的二氧化硅之后就為0.5%,對處在B水泥生產廠家5.9%細度生料當中大于0.08MM的粗晶石英含量進行計算的結果為0.26%,對大于0.2MM篩余的粗晶石英含量計算結果為0.02%。


        所以,在最后確定這兩個水泥生產廠家的生料細度參數指標為:0.08MM篩余10%±2%控制,通過實際證明了這個指標參數是科學經濟合理的,這樣既保證了熟料的品質,對窯熱工制度進一步的穩定,增加了窯的產量,減少熟料煅燒的能耗,又提高了磨料機械的工作效率,減少了磨制生料粉的電能消耗。


        三、生料細度影響的基本原理分析


        水泥熟料的煅燒過程就是非均相的固相反應,這種反應利用顆粒之間的面和點來進行的,然后反應物利用產物層來進行移動和擴散。如果生料磨制的越細,原料的顆粒粒徑就越小,表面的面積就越大,擴散界面和反應截面增加,反應的產物層厚度反而減小,使反應與擴散的能力提升,如果固相反應速度越快,熟料礦物質的分布就會越均勻。如果生料的細度過于粗大,而且粗顆粒含量還比較多的情況,固相反應發生的不夠完全,就會導致熟料的微觀結構不夠均勻,就會出現不規則礦物質聚集的現象,并且顆粒礦物質之間會出現明顯的分界線。這種現象出現的原因就是,因為生料當中的顆粒粒徑過大,使表面積縮小,組織成分之間接觸面積較低,增加了反應產物層的厚度,降低了反應和擴散的能力,延緩了固相反應的速度,最終導致了各熟料礦物質的分布不均勻現象的出現。


        總結:


        (1)生料的細度是影響生料易燒性的關鍵因素。生料細度如果越細,熟料當中的游離氧化鈣成份就越低;如果生料的細度過于粗大,熟料當中的游離氧化鈣成份就會越高。


        (2)在高硅酸率和高飽和比的結構之內,0.2MM篩余物低于0.5%的時候,熟料的微觀結構是比較理想的,礦物分布情況均勻,晶體的大小也比較合適;0.2MM篩余大于0.5%的時候,A礦和B礦都出現了礦物分布情況不均勻的現象。


        (3)對生料細度進行控制主要是對生料中粗晶石英的含量進行控制,應把其控制在適應的范圍之內。

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