熟料煅烧技术培训课程

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C2S 晶型转变)
三 硫酸盐类矿化剂(石膏)
氧化气氛 CaO SO3
还原气氛 CaS 2C2S·CaO (硫硅石)
4CaO·Al2O3·SO3
(无水硫铝酸钙)早强,适量有利
1050℃形成,1300 ℃分解为
C2S和CaSO4
SO3有利于降低液相粘度,增加液相量,有利于C3S的形 成,同时少量的CaSO4能稳定C2S晶型转化
(二)碳酸钙分解过程
图5.2 1、气流向颗粒表面传热(物理过程) 2、热量由表面以传导方式向分解面传递; (物理过程) 3、碳酸钙在一定温度下,继续分解、吸收热量并放出
CO2; (化学过程) 4、放出的CO2从分解面通过CaO层,向四周进行内部扩
散; (物理过程) 5、扩散到颗粒边缘的CO2,通过边界层向介质扩散。
7(2CaO·Fe2O3)+2 CaO+12 CaO·7Al2O3 →
7(4CaO·Al2O3·Fe2O3) (C4AF)
1100~1200大量形成C3A C4AF C2S含量达最大值
三 固相反应
反应特点:
多级反应 放热反应
三 固相反应
(二)影响固相反应的主要因素 1、生料细度及其均匀程度;(比表面积、充分接触) 2、原料物理性质(结晶,慢,磨细); 3、温度对固相反应的影响; 4、矿化剂。
§5.4 挥发性组分及 其他微量元素的作用
由原、燃料带入的伴生组分。(P19) 对熟料煅烧和质量有不同程度的影响。 有正作用也有副作用 合理利用,化害为利
一、挥发性组分的影响
挥发性组分:碱、氯、硫。 主要来源:原料、燃煤 特点: (1)低温下呈固态,高温下挥发成气体; (2)当其含量大时,可降低最低共熔温度,
泥熟料共同磨制出生料,业已存在的硅酸盐水泥熟 料矿物在煅烧过程中作为晶核剂诱导水泥窑中物料 迅速烧结,从而达到提高熟料产量,降低煤耗目的 的技术。
(二)晶种掺加量五及、生晶产种工技艺术的调整
晶种掺加量及生产工艺的调整
1.晶种及其掺加量(C3S,2~3.5%) 2.晶种加入工艺(单独计量配料) 3.率值及熟料热耗的调整中(高KH,高P,
§5.1 生料在煅烧过程中 的物理化学变化
干燥(自由水蒸发) 粘土质原料脱水 碳酸盐分解 固相反应 熟料烧结 熟料冷却
吸热 吸热 强吸热 放热 微吸热 放热
(一)干燥 自由水的蒸发。
含一水量、与生干产方燥法一和与、窑型脱干有燥水关(与含脱水量水增加热耗增加)
(二)脱水 粘土质原料脱去化合水(结构水和层间吸附水) 高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)
石膏掺量2%~4%,烧成温度为1360~1370 ℃,当掺量超 过5.3%时,游离CaO增加。
四 复合矿化剂
熟料的形成过程比较复杂,影响因素多。(KH,IM, CaF2 /SO3、烧成温 度)
复合矿化剂应用中应注意的问题
1.不正常凝结问题及对策
急凝 KH偏低、煅烧温度偏低、还原气氛
慢凝 IM偏低、煅烧温度偏高、 KH偏高、MgO, CaF2偏高 2.腐蚀、污染
生料和燃料的硫碱比要S/R=SO3/(0.85K2O+1.29Na2O)
=0.6~0.8
(2)旁路放风 (3)及时清理:如定期用高压风吹扫结皮、空气炮清除等
较高碱含量对熟料煅烧和质量的影响
(液相量与煅烧温度、组分含量有关)
3.液相粘度(小,扩散快) (AL,Fe有关 图5.5,温度图5.4,组分,图5.6) 4.液相的表面张力(小,润湿,利于固液反应)
(温度、组成、结构)图5.7
5.C2S、CaO溶于液相的速率(速率愈大,C3S的成核与发育
愈快 ) (粒径,粘度)表5.4,图5.8
第五章 熟料煅烧技术
§5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化
§5-2 熟料形成的热化学
§5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量影响 §5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用
§5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备 §5-6 水泥熟料煅烧技术的发展 §5-7 熟料煅烧工艺技术的改造
煅烧
生料在水泥窑内经过连续加热,高温煅烧至部分熔 融,经过一系列的物理化学反应,得以硅酸钙为主 要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程叫硅酸盐水泥 熟料的煅烧,简称煅烧。
米大小、发育良好的阿利特晶体。晶体不断重排、
收缩、密实化,物料逐渐由疏松状态转变为色泽
灰黑、结构致密的熟料。
四、熟 料 烧 结
条件:
温度:
1300~1450~1300℃
液相量:
20%~30%
时间:
10~20min
(二)影响熟料烧结过程的因素
1.最低共熔温度(组分多,温度低,表5.2) 2.液相量(一般为20~30%; )
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却:
烧成温度 常温 熔体晶化 凝固 熟料颗粒结构形成(凝固和相变) C2S的多晶转变 C3S分解
冷却目的:
改善熟料质量与易磨性; 降低熟料的温度,便于运输(安全)、储存(砼开裂) 和粉磨(假凝) 回收热量,预热二次空气,降低热耗、提高热利用率。
冷却方式:
冷却速度慢 (平衡冷却)(4~5 ℃/min) 冷却速度快 急冷(淬冷)(18~20 ℃/min)
快冷对改善熟料质量的作用:
防止或减少C3S的分解; 避免β-C2S转变成γ -C2S ; 改善了水泥安定性;(MgO玻璃体易水化) 使熟料C3A晶体减少,提高水泥抗硫酸盐性能; 改善熟料易磨性; 可克服水泥瞬凝或快凝。
§5.2 . 熟料形成的热化学
热化学方程式 系的方程式
表示化学反应与热效应关
(物理过程)
研究表明
1.0cm 传热传质占主导 0.2cm 物理和化学过程同样重要 30μm 化学反应占主导(CO2分压)(悬浮) 回转窑(堆积) 立窑(料球颗粒大) 悬浮预热器和分解炉内
(三)影响反应速度的因素
石灰质原料的特性(伴生矿物和杂质、结晶) 生料细度和颗粒级配(比表面积) 生料悬浮分散程度(传热面积) 温度(高,快,热耗增,结皮,堵塞) 窑系统的CO2分压 生料中粘土质组分的性质(活性高,则能直接与碳酸钙
热损失 热耗>熟料形成热, 降低热耗,降低各种热损失(废气、散热等)。
碳酸钙分解吸热量最大 熟料冷却放热量最大
(二)、影响熟料热耗的因素
1、生产方法与窑型;(干、湿,表5.7) 2、废气余热的利用; 3、生料组成(矿渣代替部分石灰石、石灰)、细
度及生料易烧性; 4、燃料的燃烧情况;(不完全燃烧) 5、窑体的散热损失(保温); 6、矿体剂及微量元素的作用。
四、熟 料 烧 结
熟料烧结过程:
当物料温度升高到最低共熔温度后,C3A、 C4AF、MgO、R2O等熔融成液相。C2S、CaO逐 步溶解于液相中, C2S吸收CaO形成C3S。
反应式: C2S+ CaO→ C3S
C3S 的
形 成
随着温度的升高和时间延长,液相量增加,
熟料烧结
液相粘度降低, C2S、CaO不断溶解、扩散, C3S 晶核不断形成,并逐渐发育、长大,形成几十微
生料在煅烧过程中的物理化学变化
吸热反应 放热反应
表5.5
一、熟料的形成热(理论热耗)
1、定义:在一定生产条件下,用某一基准温度(一 般是0℃或20℃)的干燥物料,在没有任何物料损 失和热量损失的条件下,制成1kg同温度的熟料所 需要的热量称为熟料的形成热(熟料理论热耗)。
2、计算原理:理论热耗=吸收的总热量-放出的总 热量,一般为1630~1800kJ/kg-ck。(表5.6)
3、影响因素:熟料的形成热是熟料形成在理论上消 耗的热,它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化 学成分与矿物组成、生产条件有关。
二、熟料热耗(实际热耗)
定义:每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料 实际热耗,简称熟料热耗,也叫熟料单位热耗。
理论热耗:1630--1800 KJ/kg ; 实际热耗:3400--7500KJ/kg
§5.3 矿化剂、晶种对熟料煅烧 和质量的影响
一、 矿化剂
定义:在煅烧过程中,能加速熟料矿物的形成,本身不参加
反应或只参加中间反应的物质。
类型:
矿化剂(1种)
含氟化合物:如:CaF2(萤石) 硫化物:如:石膏
氯化物:CaCl2 其他:如:铜矿渣、磷矿渣
复合矿化剂(2种)石膏—萤石 重晶石—萤石
增加液相量,降低液相粘度,起助熔作用。
挥发性组分对新型干法水泥生产的影响
1、挥发性组分的挥发凝聚循环
碱、氯、硫化合物
高温 分解、气化和挥发
低温区窑尾
凝聚、聚集、粘附于生料颗粒表面
在循环过程中富集
挥发性组分对新型干法水泥生产的影响
2、危害: (1)结皮、堵塞: 结皮:物料在设备或气体管道内壁上逐步分层粘挂,
形成疏松多孔的层状覆盖物; 堵塞:窑后通风系统或料流系统被结皮物料堵塞。
(不一定是堵死) (2)结大块、结圈
3、防挥发止性组措分施对新:型干法水泥生产的影响
3、防止措施:
(1)限制原燃料中碱、氯、硫的含量;
新型干法水泥生产:
生料中:K2O+Na2O<1.0%
Cl- < 0.015%~0.020%
磷石膏-萤石
作用:加速分解反应;加速固相反应;降低液相出现的温度;
加速C3S的形成 使用矿化剂易引起的问题:凝结时间不正常,快凝或慢凝。
二、氟化钙的矿化作用
(一)作用机理 1.加速CaCO3分解,促进固相反应(高温,蒸汽)
反应生成SiF4和CaF2的在高温,蒸汽作用下分解生成活性 的SiO2,CaO。
脱水的后活变性成(无高定岭形土的活A性l2O高3,·蒙2S脱iO石2,,这伊些利无石定活形性物低具)有较高
Al2O3 2SiO2 2H2O 500~600 Al2O3 2SiO2 2H2O
二、碳酸盐分解
反应式:MgCO3MgO+CO2-Q
CaCO3CaO +CO2-Q
反应温度:
MgCO3 始于402~408℃最高700 ℃ CaCO3 600 ℃开始,812~928 ℃快速分解
二、氟化钙的矿化作用
2 降低液相出现的温度和粘度,促进C3S形成
高温,加入氟化钙,1%~3%,烧成温度下降50~100℃
(二)使用矿化剂时注意事项
1.根据生料的易烧性决定是否采用(结晶SiO2 多,熔
剂矿物多)
2.用量适当,一般小于1% 3.掺加量要均匀 4.掺有萤石的熟料应急冷(1250℃时萤石促进C3S分解,
2、配料方案
复合矿化剂的掺加量 率值(高KH,低n,高p)
配煤(少)
3.生料均化与煅烧工艺
生料成分均匀稳定
采用黑生料、浅暗火操作(减少热损失、F,S的挥发)
提高加料与卸料速度,加强中部通风
五、晶种技术
1、晶种:是晶体结晶过程的晶核.(晶核剂、核化剂) 硅酸盐水泥熟料。 2、晶种技术:在入磨原材料中掺入少量的硅酸盐水
减煤)
六、使用矿化剂、晶种时的注意事项
使用矿化剂、晶种有积极的一面,也有消极的一面, 如增加成本,有副作用等,使用时应注意:
1、根据实际情况考虑是否采用; 2、选择合适的品种; 3、掺量要合适,计量要精确; 4、掺入要均匀; 5、相应调整配料方案及操作措施; 6、矿化剂、晶种可以同时使用。
) 发生反应,可以促进碳酸钙的分解过程
三 固相反应
(一)反应过程 CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应生成
(C3S)、(C2S)、(C3A)、(C4AF)。
800℃
CaO+ Al2O3 → CaO·Al2O3 (CA)
CaO+ Fe2O3 → CaO·Fe2O3 (CF)
2 CaO+ SiO2 → 2 CaO· SiO2 (C2S)
(一)碳(一酸)碳钙酸分钙分解解反反应应的的特特点点
反应特点:
可逆反应(温度, CO2分压 ) 强吸热反应(分解所需热量:湿法1/3,干法1/2) 烧失量大(CO2) 分解温度与 CO2分压 和矿物结晶程度有关 (图5.1) ( CO2分压 大,分解温度高,伴生矿物和杂质降低分 解温度,结晶,分解温度高)
800~900℃
CaO·Fe2O3+ CaO → 2CaO·Fe2O3(C2F)
7 CaO·Al2O3+5 CaO → 12 CaO·7Al2O3(C12A7)
900~1100℃
2 CaO+ SiO2 + Al2O3 → 2 CaO· Al2O3 · SiO2
Baidu Nhomakorabea
12 CaO·7Al2O3+9 CaO → 7(3CaO·Al2O3)(C3A)
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