水泥工艺知识

水泥工艺知识内容摘要：

一定差异。 1熟料 KH 和 LSF 在概念上有何不同。 KH 为什么不能大于 1 而 LSF 可以大于 1。 KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度；而 LSF 表示熟料中 CaO 含量与全部酸性组分需要结合的 CaO 含量之比。 因此， 当 KH=1 时，石灰石含量在化学上己达到最大饱和， SiO2 和 Al2O3 都被结合到最高碱度的矿物（ C3S、 C3A）中。 此时，如再增加石灰石含量， 当 KH 大于 1 时 即使在理 想状态下，所增加的石灰量也只能以游离状态存在。 且由于 C2S 不可能全部与 CaO 反应生成 C3S ，所以它的游离氧化钙的含量会严重超标。 LSF 则是在工业条件下石灰的饱和程度。 当 LSF=1 时，石灰含量只是在工业条件下达到最大的饱和，在化学反应上并未达到最大饱和； 而由于 C3S 可以固溶一定量的 MgO， 此时，如能使熟料的烧成制度更趋于化学反应的理想条件，仍可增加少量石灰而不增加 fCaO。 因此，LSF 它可以大于 1。 总的来说，用 KH 表示熟料中，石灰的相对含量其效果不如用 LSF 好；当熟料中 Al2O3含量比较 高低（如低于 %）时， LSF与 KH 值很接近，此时用 KH 或 LSF 表示石灰的相对含 中国联合水泥集团有限公司南阳分公司 水泥工艺煅烧基础学习参考题汇 8 量没有多大区别。 但当 Al2O3 含量比较高时， KH 不能正确反映，熟料中石灰的真正饱和程度， 也 不能反映出生料的煅烧性能。 因此 随着 Al2O3 的增加， LSF 与 KH 的差别越来越大。 1为什么要进行 熟料岩相结构分析。 怎样看熟料的岩相分析。 事例。 对熟料进行岩相分析是从微观上观察熟料的微观结构特征，观察了解到熟料的矿物形状、晶体结构、尺寸大小、含量多少、煅烧温度、窑内气氛、冷却快慢等情况，从而判断出生产工艺因素的变化，作为控制生产和提 高熟料质量的一种重要手段，因此，工厂应该经常进行熟料岩相分析，以指导生产。 （ 1）阿利特尺寸，它能反映窑内 12001450℃之间的升温情况。 快速升温尺寸小约 1520ｕ m，而慢速升温尺寸大约 4060ｕ m。 （ 2）阿利特二次光折射率，是蓝光与红光折射率之间的差，它反映窑的最高煅烧温度。 折射率 — 煅烧温度高， — 煅烧温度低。 （ 3）贝利特尺寸，它反映了生料在 1400℃以上高温带滞留时间。 较长的滞留好，其晶体长度 2540ｕ m，而短的滞留时间才 510ｕ m。 （ 4）贝利特的颜色。 它反映了熟料冷却至 1000℃以下之前的冷却速率。 快速冷却形成清晰的贝利特结晶，而慢冷的熟料是琥珀黄结晶。 熟料岩相分析事例 ： A、正常水泥熟料的显微照片。 图 1 为煅烧好、反应完全、冷却制度合理的水 泥熟料，把它称之为正常熟料。 这种熟料的显微结构表现为 : ⑪ A 矿大小均齐，粒径在 2050181。 m 之间，呈六角板状或长柱状，轴比 (长 :宽 )在 2 左右，表面和边棱光洁； ⑫ B 矿呈圆粒状，见交叉双晶纹，大小均齐，粒径在 40181。 m 左右； ⑬ A 矿、 B 矿均匀分布，其间基本上被白色、黑色中间相隔开； ⑭不见有白色中间相、黑色中间相晶出； ⑮ 不见游离氧化钙、方镁石等晶体。 图 2 为图 1 中 B 矿的放大，可以明显地看到交叉双晶纹。 这种显微结构的 B 矿只可能在烧成温度高、而且是急冷的熟料中见到。 正常熟料只可能在所有工艺条件都合理的情况下形成 :即石灰石质量很好， CaO50% ， MgO 和游离、 SiO2含量很低；石灰石和其它原料预均化很完全；配料的几个率值很合理，生料的计量也正确无误；生料的均化得很好，入窑的生料成分很稳定；生料的分解 很充分；入窑煤粉经充分预热，且热值能充分满足生产需要；物料在窑中得到了很好的煅烧；熟料完全急冷，篦冷机的冷却效果极佳。 B、石灰石或生料的弊端在水泥熟料显微结构中的显现。 图 3 称之为 B 矿矿巢，图 4 称之为游离氧化钙矿巢。 当石灰石中含有燧石结核或燧石条 中国联合水泥集团有限公司南阳分公司 水泥工艺煅烧基础学习参考题汇 9 带，即存在游离石英时，生料易烧性大为降低，生成 B矿后再无能力回吸氧化钙生成 A 矿，就以 B 矿矿巢形式残存下来了。 如果生料均化不好，也可以出现 B 矿矿巢。 当石灰石中存在结晶发育很好的大颗粒方解石时，这些方解石即使分解为氧化钙，活性也很低，在熟料煅烧过程中以游离氧化钙巢 的形式残存下来。 如果生料均化不好，也可以出现游离氧化钙巢。 C、慢冷在水泥熟料显微结构中的显现。 图 5 是一张典型慢冷熟料的显微结构相片，由于熟料在 13351250℃的停留时间较长， A 矿出现分解现象分解出 B 矿。 这些分解出来的分解出来的 B 矿呈小圆粒状，分布在 A 矿的周边，形如花环，故称之为花环状结构。 还是因慢冷， A 矿分解，其边棱不再平整，如图所示已有残缺，更有甚者呈港湾状。 慢冷的另一现象是，中间相已晶出，图中可见黑色中析晶，形成片状晶体。 图 6 是， A 矿正在分解为 B 矿和游离氧化钙，图中所见为点滴状 B 矿和游离氧 化钙撒落在中间相中。 D、欠烧与慢冷共同作用在水泥熟料显微结构中的显现。 图 7 所见为具平行条纹的 B 矿。 这种 B 矿是由几组结晶方位彼此不同的薄片层平行连生而成。 这种 B 矿一般出现在煅烧温度较低 (低于 1400℃ )，冷却较慢的水泥熟料中。 E、还原气氛影响在水泥熟料中的显现。 还原气氛的出现将严重地改变了水泥熟料的显微结构，还原气氛的程度不同，对水泥熟料显微结构改变的状态也不同。 图 8 为锯齿状 B 矿它的产生和还原气氛下 C2S 与 CFS 的固溶有关。 当温度在 1230℃以下时，αˊ C2S的固溶体和 CFS形成共析结构；当温度接近 1230℃时，低熔部分 (CFS)开始熔入液相，残留的 B 矿呈锯齿状。 图 9为集还原气氛与慢冷共同作用形成的水泥熟料，其显微结构如图 9 所示。 这种熟料的显微结构表现为 : ⑪ A 矿形状极不规则，大小不等，边棱大部为曲线，晶体中多包裹体； ⑫ B 矿大小相差悬殊，一次 B 矿呈圆粒状，颗粒较大，二次 B 矿则呈点滴状，散布在 A 周边或在中间体中自成一团； ⑬多点滴状二 次游离氧化钙。 ⑭图中可见巨形黑色中间体晶出。 图 10 为典型还原气氛下形成的析铁料，图中可见大小不等的圆粒状白色亮点，那即为金属铁。 当窑内出现强烈的还原气氛，这时熟料中高价铁的化合价逐渐下降，最后被还原成金属铁，其反应过程如下 : 2C4AF→ C6A2F+C2F C6A2F+CO→ 2C2A+2FeO+CO2 FeO+O→ Fe+CO2 中国联合水泥集团有限公司南阳分公司 水泥工艺煅烧基础学习参考题汇 10 1熟料形成的两个特征。 C3S的形成条件有哪些。 ①有液相存在；②以 C3S 充分生成及 CaO 消失为标准。 C3S 的形成条件：温度 1300℃ 1450℃ 1300℃，液相量 20%30%，时间 10min20min（回转窑）。 1 熟料的矿物组成。 硅酸盐水泥熟料中主要由以下四种矿物组成： 硅酸三钙 3CaO•SiO2，通常简写为 C3S； 硅酸二钙 2CaO•SiO2，通常简写为 C2S； 铝酸三钙 3CaO•Al2O3，通常简写为 C3A； 铁铝酸四钙 4CaO•Al2O3•Fe2O3，通常简写为 C4AF。 这四种主要矿物组成决定硅酸盐水泥的 主要性质，在硅酸盐水泥熟料中，四种矿物占95%以上， C3S 和 C2S 含量约占 75%左右，称为 硅酸盐矿物 ； C3A和 C4AF 约占 22%左右，它们在1250～ 1280℃会熔融形成液相，促进 C3S 形成， 称为熔剂矿物。 另外，还有少量的游离氧化钙（ f－ CaO）、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物和玻璃体等。 1 KH、 n、 p 之间的关系及对煅烧的影响。 ① KH 的大小说明熟料中 CaO 含量的高低，也即生料中 CaCO3含量的高低， CaCO3含量高，分解时吸收热量多，形成相液成分少，需要很高的温度，比较难烧，熟料中 fCaO 高； KH 过低，液湘成份过多，易结大块、结圈等，同时熟料质量差；② n 的大小说明熟料中能形成液相成份的多少，也即煅烧时液相量的多少， n 过高，窑头飞砂大，不易煅烧， n 过低熟料中 C3S 含量低，熟料强度低；③ P 的高低反映了液相的性质，即粘度。 P 高形成的熔剂矿物C3AF 多，此时液相粘度小，有利于 C3S 的形成。 硅酸盐水泥熟料通常由哪些矿物组成。 如果采用萤石 石膏作复合矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，其熟料可能的矿物是哪些。 硅酸盐水泥熟料通常有 C3S 、 C2S 、 C3A 、 C4 AF 、 fCaO 、方镁石等。 如 采用萤石 石膏作复合矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，其矿物有： C3S 、 C2S 、 C11A7178。 CaF2 、 C4AF 、3CA178。 CaSO4 等。 2碳酸盐分解与什么因素有关。 ①温度。 温度升高分解速度加快。 温度每升高 50℃，分解速度增加一倍，分解时间缩短 50％。 一般炉出口温度控制 850900℃。 ②颗粒粒径。 粒径越小，传热面积增大，分解速度加快。 ③气体中 CO2 的含量。 随 CaCO3 的分解气体中 CO2 含量的增加，分解速度逐渐减慢甚至为零，因此要加强通风。 废气中 CO2 含量每减少 2％，分解时间缩短 10％。 2固相反应速度的主要影响因素。 ①生料细度及其均匀程度。 由于固相反应是固体物质表面相互接触而进行的反应，当生料细度较细颗时，组分之间接触面积增加，固相反应速度也就加快。 从理论上认为生料越细对煅烧越有利，但生料细度过细会使磨机产量降低，同时电耗增加。 因此粉磨细度应考虑原料种类、粉磨设备及煅烧设备的性能，以达到优质、高产、低消耗的综合效益为宜。 由于物料反应速度与颗粒尺寸的平方成反比，因而即使有少量较大尺寸的颗粒，都可以显著延缓反映过程的完成，所以，控制生料的细度既要考虑生料中细颗粒的含量，也要考虑使颗粒分 布在较窄的范围内，保证生料的均齐性。 生料细度一般控制在 mm 方孔筛筛余 8～ 20%左右； mm 方孔筛筛余 ～ %以下。 生料的均匀混合，使生料各组分之间的充分接触，有利于固相反应进行。 湿法生产的料浆由于流动性好，生料中各组分之间混合较均匀；干法生产要通过空气均化达到生料成分均 中国联合水泥集团有限公司南阳分公司 水泥工艺煅烧基础学习参考题汇 11 匀的目的。 ②原料物理性质对固相反应的影响。 原料中含有石英砂 (结晶型的二氧化硅 )时，熟料矿物很难生成，会使熟料中游离氧化钙含量增加。 因为结晶型 SiO2 在加热过程中只发生晶型的转变，晶体未受到破坏，晶体内分子很难离开 晶体而参加反应，所以固相反应的速度明显降低，特别是原料中含有粗颗粒石英时，影响更大。 要求原料中尽量少含石英砂，原料中含的燧石结核 (结晶型的 SiO2)其硬度大不宜磨细，它的反应能力亦较无定型的 SiO2 低得多，对。