回轉(zhuǎn)窯熟料燒成還原氣氛的成因及對(duì)熟料的影響
2013-07-03 08:48
水泥熟料的正常生產(chǎn)是在氧化氣氛下進(jìn)行的，但是當(dāng)燃料燃燒不充分時(shí)會(huì) 產(chǎn)生還原氣氛。正常狀態(tài)下，燃料充分燃燒生成CO2，燃料所蘊(yùn)含的熱能全部釋放出來(lái)，若氧氣不足時(shí)，煤粉就會(huì)不完全燃燒生成CO，產(chǎn)生還原氣氛。事實(shí)上還原氣氛對(duì)熟料燒成產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，燒成中出現(xiàn)黃心料，熟料易磨性差，并嚴(yán)重影響水泥的顏色。
（1）還原氣氛對(duì)回轉(zhuǎn)窯操作的影響（窯后結(jié)圈，雖說(shuō)大窯結(jié)圈結(jié)球很難但是會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)狀況）：有專(zhuān)家說(shuō)：燃料不完全燃燒產(chǎn)生還原氣氛是造成預(yù)分解系統(tǒng)粘結(jié)堵塞的關(guān)鍵原因。究其原因，煤粉的不完全燃燒使窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛，未燃盡的焦炭離子沉落在窯后段繼續(xù)燃燒產(chǎn)生大量的熱致使窯內(nèi)提早出現(xiàn)液相，引起后結(jié)圈結(jié)球，F(xiàn)e2O3鐵在還原氣氛下被還原生成FeO，易形成低熔點(diǎn)礦物形成后結(jié)圈。
?。?）燒成中熟料有黃心料存在：還原氣氛下燒成熟料外觀呈現(xiàn)正常熟料顏色灰黑色，而內(nèi)部呈淺棕色到棕黃色不等，隨燒成還原氣氛嚴(yán)重程度的不同，熟料內(nèi)顏色的深淺程度也不同，嚴(yán)重時(shí)熟料呈棕黃素。究其原因：物料在還原氣氛下煅燒，高價(jià)氧化物Fe2O3被還原成低價(jià)氧化物FeO，大量的FeO進(jìn)入B礦及玻璃體內(nèi)，導(dǎo)致黑色礦物C4AF生成量減少而導(dǎo)致熟料黃心。正常熟料磨制的水泥是墨綠色的，而還原氣氛下燒成熟料磨制的水泥呈灰黃色，水泥用戶(hù)往往擔(dān)心灰黃色水泥存在質(zhì)量問(wèn)題而不敢放心使用。
?。?）影響水泥熟料化學(xué)組成和礦物組成的影響：有實(shí)驗(yàn)指出，與正常煅燒的熟料相比，還原氣氛下燒成的熟料中氧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?yàn)樗嗍炝显谶€原氣氛下燒成,引起了熟料體系中可變價(jià)元素Fe的變化, 即Fe3+還原成Fe2+( 熟料中未發(fā)現(xiàn)單質(zhì)Fe 的存在) , 使熟料體系中FeO 含量明顯增加; 而且, 由于Fe 元素的價(jià)態(tài)變化, 將影響熟料體系中鐵相的形成， 使熟料中C3A的含量增加, A 礦的穩(wěn)定性降低, 在A 礦晶體內(nèi)部發(fā)生成分離析而形成二次B 礦和f-CaO。因此, 導(dǎo)致熟料體系中C4AF、C3S形成量減少, 而C2S、C3A、f-CaO 含量增加。
?。?）導(dǎo)致A礦分解影響熟料質(zhì)量:通常認(rèn)為在熟料體系中，A礦是在液相中結(jié)晶形成的，一般有兩種生長(zhǎng)模式，穩(wěn)定生長(zhǎng)和不穩(wěn)定生長(zhǎng)。穩(wěn)定生長(zhǎng)的A礦典型特點(diǎn)就是內(nèi)部包裹物少，雜質(zhì)含量低晶體形態(tài)規(guī)則，晶體結(jié)構(gòu)缺陷少；不穩(wěn)定生成的A礦內(nèi)部含有大量的包裹物，晶體內(nèi)雜質(zhì)含量高，晶體形態(tài)不規(guī)則，晶體結(jié)構(gòu)缺陷多。特別是熟料在還原氣氛燒成時(shí)，中間相礦物的結(jié)晶速度較快，熟料 結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，A礦以不穩(wěn)定模式生長(zhǎng)，內(nèi)部含有大量包裹物。另外，A礦晶體斷面有特殊條紋構(gòu)造，是由于固溶于A 礦中的Fe2+重新被氧化成Fe3+引起A 礦分解成B 礦所致。由于熟料在還原氣氛下燒成, Fe2+取代了部分Ca2+進(jìn)入C3S 晶格中, 當(dāng)熟料出爐在空氣中冷卻時(shí), Fe2+又重新被氧化成Fe3+,Fe3+不能取代C3S 晶格中Ca2+, 在氧化過(guò)程中從堿性組分轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝越M分, 奪取A礦中的Ca2+化合形成CFe, 這些離子的遷移導(dǎo)致A 礦結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而分解出B礦。
為防止窯內(nèi)還原氣氛的形成，保證窯內(nèi)燃料的充分燃燒。我們需要控制好煤粉的細(xì)度及水分，保證窯內(nèi)通風(fēng)順暢，合理匹配風(fēng)量與煤量.
（1）還原氣氛對(duì)回轉(zhuǎn)窯操作的影響（窯后結(jié)圈，雖說(shuō)大窯結(jié)圈結(jié)球很難但是會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)狀況）：有專(zhuān)家說(shuō)：燃料不完全燃燒產(chǎn)生還原氣氛是造成預(yù)分解系統(tǒng)粘結(jié)堵塞的關(guān)鍵原因。究其原因，煤粉的不完全燃燒使窯內(nèi)產(chǎn)生還原氣氛，未燃盡的焦炭離子沉落在窯后段繼續(xù)燃燒產(chǎn)生大量的熱致使窯內(nèi)提早出現(xiàn)液相，引起后結(jié)圈結(jié)球，F(xiàn)e2O3鐵在還原氣氛下被還原生成FeO，易形成低熔點(diǎn)礦物形成后結(jié)圈。
?。?）燒成中熟料有黃心料存在：還原氣氛下燒成熟料外觀呈現(xiàn)正常熟料顏色灰黑色，而內(nèi)部呈淺棕色到棕黃色不等，隨燒成還原氣氛嚴(yán)重程度的不同，熟料內(nèi)顏色的深淺程度也不同，嚴(yán)重時(shí)熟料呈棕黃素。究其原因：物料在還原氣氛下煅燒，高價(jià)氧化物Fe2O3被還原成低價(jià)氧化物FeO，大量的FeO進(jìn)入B礦及玻璃體內(nèi)，導(dǎo)致黑色礦物C4AF生成量減少而導(dǎo)致熟料黃心。正常熟料磨制的水泥是墨綠色的，而還原氣氛下燒成熟料磨制的水泥呈灰黃色，水泥用戶(hù)往往擔(dān)心灰黃色水泥存在質(zhì)量問(wèn)題而不敢放心使用。
?。?）影響水泥熟料化學(xué)組成和礦物組成的影響：有實(shí)驗(yàn)指出，與正常煅燒的熟料相比，還原氣氛下燒成的熟料中氧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?yàn)樗嗍炝显谶€原氣氛下燒成,引起了熟料體系中可變價(jià)元素Fe的變化, 即Fe3+還原成Fe2+( 熟料中未發(fā)現(xiàn)單質(zhì)Fe 的存在) , 使熟料體系中FeO 含量明顯增加; 而且, 由于Fe 元素的價(jià)態(tài)變化, 將影響熟料體系中鐵相的形成， 使熟料中C3A的含量增加, A 礦的穩(wěn)定性降低, 在A 礦晶體內(nèi)部發(fā)生成分離析而形成二次B 礦和f-CaO。因此, 導(dǎo)致熟料體系中C4AF、C3S形成量減少, 而C2S、C3A、f-CaO 含量增加。
?。?）導(dǎo)致A礦分解影響熟料質(zhì)量:通常認(rèn)為在熟料體系中，A礦是在液相中結(jié)晶形成的，一般有兩種生長(zhǎng)模式，穩(wěn)定生長(zhǎng)和不穩(wěn)定生長(zhǎng)。穩(wěn)定生長(zhǎng)的A礦典型特點(diǎn)就是內(nèi)部包裹物少，雜質(zhì)含量低晶體形態(tài)規(guī)則，晶體結(jié)構(gòu)缺陷少；不穩(wěn)定生成的A礦內(nèi)部含有大量的包裹物，晶體內(nèi)雜質(zhì)含量高，晶體形態(tài)不規(guī)則，晶體結(jié)構(gòu)缺陷多。特別是熟料在還原氣氛燒成時(shí)，中間相礦物的結(jié)晶速度較快，熟料 結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，A礦以不穩(wěn)定模式生長(zhǎng)，內(nèi)部含有大量包裹物。另外，A礦晶體斷面有特殊條紋構(gòu)造，是由于固溶于A 礦中的Fe2+重新被氧化成Fe3+引起A 礦分解成B 礦所致。由于熟料在還原氣氛下燒成, Fe2+取代了部分Ca2+進(jìn)入C3S 晶格中, 當(dāng)熟料出爐在空氣中冷卻時(shí), Fe2+又重新被氧化成Fe3+,Fe3+不能取代C3S 晶格中Ca2+, 在氧化過(guò)程中從堿性組分轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝越M分, 奪取A礦中的Ca2+化合形成CFe, 這些離子的遷移導(dǎo)致A 礦結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而分解出B礦。
為防止窯內(nèi)還原氣氛的形成，保證窯內(nèi)燃料的充分燃燒。我們需要控制好煤粉的細(xì)度及水分，保證窯內(nèi)通風(fēng)順暢，合理匹配風(fēng)量與煤量.
編輯：姜立東
監(jiān)督：0571-85871513
投稿：news@ccement.com
本文內(nèi)容為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表水泥網(wǎng)立場(chǎng)。聯(lián)系電話(huà)：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。
