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水泥生料细度对窑煅烧及熟料质量的影响

对于水泥生料煅烧是一个高温复杂的不均匀产生反应的过程,原料的物理特点,地质和矿物,生料的细度与成分,颗粒构成,均匀性和率值对于生料煅烧的过程都有一定的影响。生料在煅烧过程当中遇到高温之后发生活性反应的高低关键取决于原料自身的特性,液相粘度与液相量的大小对最后产出的熟料矿物形成速度起着决定性的作用。率值与原料特性的不同,导致了生料易烧性的差异和不同,进而导致了水泥熟料的质量,产量和能耗出现较大的差异。生料的细度对生料的易烧性有着非常大的影响,生料过粗会造成生料易烧性能的降低,进而对水泥熟料质量产生影响;生料过于细小的话就会大大的减少生料磨机的产量,加大电能的损耗。


一、水泥生料细度对窑煅烧和熟料质量的影响


在通常状况下,生料细度控制和水泥的细度是不相同的,因为水泥细度和水化热的速度有着紧密的关系,所以水泥当中需要一些细小的直径为10到20um的颗粒,这些颗粒状的物质被人们叫做‘水化之花’。但是对于生料来说,在制造水泥的生料当中更希望各种颗粒都是均匀的大小,这样更有利于对煅烧反应的控制。但是有一些人认为生料细度越细对熟料质量就越好,对煅烧是进行的固相反应更加的有利。生料细度如果过于粗大,就会对熟料的结构产生影响。


相关资料证明:生料当中颗粒的粒径大小对生料的易烧性有着一定的影响,尤其当颗粒直径大于200um的时候,就会对生料的易烧性能产生很大的影响作用。生料细度过于粗大就会产生岩相结构的差异,此时就能够在表面观察到在A况周边还没被吸收的游离氧化钙,还有一部分的没有进行化学作用的游离氧化钙被A矿包裹着,进而对熟料的质量产生直接的影响,另外,会对熟料烧结带来一定的困难,拖后矿物反应形成的时间,有时还必须要通过提高煅烧的温度才能够完成熟料的烧结过程,导致熟料当中的游离氧化钙增高,降低了窑的产量,导致了能耗的增加,进而增加了生产成本,降低了企业的经济效益。


如果生料过于细小的话,其实也并不都是好事,会使磨机设备的产量降低,提高了磨制生料粉时的电能损耗。所以说生料的过细和过粗对水泥生产企业来说都是不够科学的。


二、对生料细度进行控制的经验


下面就通过列举一个实际的事件做为例子对生料细度控制的经验进行了说明和介绍,通过对某地区的A水泥厂和B水泥厂在对生料细度进行控制的参数确定方面,做出了比较详细的计算与分析,以下是详细过程:


1、原料的组成成分、配合比例和生料当中所含有的石英量。


对石英含有量的计算式为:二氧化硅—1.17AL2O3=石英结晶对黏土中的结晶石英进行计算,因为该厂没有测定黏土当中钾和钠的含量,所以在计算时还是采用上面的式子进行计算(这当中所存在的误差大约为10%):石英结晶=二氧化硅—1.17AL2O3±,在磷渣当中的二氧化硅已经全都形成了硅酸盐矿物,没有石英结晶,所以就没有计算。


2、筛余物化学构成和粗晶石的含量。


为了方便对生料当中的粗晶石英的含有量进行计算,于是就对生料0.2MM的筛余物与0.08MM的筛余物进行了化学成分的分析。结果表示,A水泥生产厂家当0.08MM筛余到达10.9%的时候,筛余物质的化学成分和原生料的化学成分大致相同,但是在B水泥生产厂家的0.08MM筛余达5.9%的时候,筛余物质当中的二氧化硅含量降低,氧化钙含量开始增加,这就表示了这些粗颗粒主要为石灰石;0.2MM筛余物粗颗粒的主要成分也同样是石灰石,所以就可以对A厂家的粗晶石英的含量进行计算的结果为0.99%,如果扣除掉磷渣当中的二氧化硅之后就为0.5%,对处在B水泥生产厂家5.9%细度生料当中大于0.08MM的粗晶石英含量进行计算的结果为0.26%,对大于0.2MM筛余的粗晶石英含量计算结果为0.02%。


所以,在最后确定这两个水泥生产厂家的生料细度参数指标为:0.08MM筛余10%±2%控制,通过实际证明了这个指标参数是科学经济合理的,这样既保证了熟料的品质,对窑热工制度进一步的稳定,增加了窑的产量,减少熟料煅烧的能耗,又提高了磨料机械的工作效率,减少了磨制生料粉的电能消耗。


三、生料细度影响的基本原理分析


水泥熟料的煅烧过程就是非均相的固相反应,这种反应利用颗粒之间的面和点来进行的,然后反应物利用产物层来进行移动和扩散。如果生料磨制的越细,原料的颗粒粒径就越小,表面的面积就越大,扩散界面和反应截面增加,反应的产物层厚度反而减小,使反应与扩散的能力提升,如果固相反应速度越快,熟料矿物质的分布就会越均匀。如果生料的细度过于粗大,而且粗颗粒含量还比较多的情况,固相反应发生的不够完全,就会导致熟料的微观结构不够均匀,就会出现不规则矿物质聚集的现象,并且颗粒矿物质之间会出现明显的分界线。这种现象出现的原因就是,因为生料当中的颗粒粒径过大,使表面积缩小,组织成分之间接触面积较低,增加了反应产物层的厚度,降低了反应和扩散的能力,延缓了固相反应的速度,最终导致了各熟料矿物质的分布不均匀现象的出现。


总结:


(1)生料的细度是影响生料易烧性的关键因素。生料细度如果越细,熟料当中的游离氧化钙成份就越低;如果生料的细度过于粗大,熟料当中的游离氧化钙成份就会越高。


(2)在高硅酸率和高饱和比的结构之内,0.2MM筛余物低于0.5%的时候,熟料的微观结构是比较理想的,矿物分布情况均匀,晶体的大小也比较合适;0.2MM筛余大于0.5%的时候,A矿和B矿都出现了矿物分布情况不均匀的现象。


(3)对生料细度进行控制主要是对生料中粗晶石英的含量进行控制,应把其控制在适应的范围之内。

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