影響熟料中f-CaO含量的幾個(gè)因素

劉世貴，郝進(jìn)秀

（1.北京金隅科技學(xué)校，北京 100142；2.北京國建聯(lián)信認(rèn)證中心有限公司，北京 100831）

0 引 言

f-CaO（游離氧化鈣）是指經(jīng)高溫煅燒而仍未化合的氧化鈣，也稱游離石灰。其結(jié)構(gòu)較致密，水化很慢，水化后體積增加97.7%，在硬化的水泥漿中易造成局部膨脹應(yīng)力，引起強(qiáng)度倒縮，嚴(yán)重時(shí)引起安定性不良。f-CaO作為預(yù)分解窯熟料煅燒過程中檢驗(yàn)熟料質(zhì)量的重要指標(biāo)，要求熟料中含量控制在1.5%以下，然而在實(shí)際操作中由于率值、煅燒溫度、燒成操作，以及固廢處理等因素的影響，使熟料中的f-CaO含量超出質(zhì)量控制指標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)造成質(zhì)量事故，影響到水泥的安定性和強(qiáng)度，操作員必須認(rèn)識(shí)到f-CaO在熟料煅燒中的重要性，并作出相應(yīng)的分析和調(diào)整。

1 造成f-CaO偏高的因素

1.1 生料成份波動(dòng)大，三率值不匹配

當(dāng)生料成份發(fā)生較大偏差（較高的KH值（＞0.93）或較低的SM（＜2.2）），超出控制范圍較多時(shí)，也容易造成f-CaO偏高。KH值過高時(shí)，在窯內(nèi)停留時(shí)間不變的情況下，CaO不能被C2S完全吸收，造成f-CaO偏高。雖然燒出的熟料在外觀上與正常的熟料相似，但結(jié)粒稍差。此時(shí)可適當(dāng)減產(chǎn)或加大窯內(nèi)通風(fēng)，將火焰拉長，加少量窯頭煤，適當(dāng)減窯速，延長物料在燒成帶停留時(shí)間。

硅率（SM）過低時(shí)，由于熟料中的液相增多，在固相反應(yīng)未完成時(shí)就產(chǎn)生大量液相熟料，結(jié)粒較大，進(jìn)入燒成帶后，由于顆粒較大外部燒結(jié)完全但內(nèi)部沒有燒透，產(chǎn)生黃心料，造成f-CaO偏高。實(shí)際操作中，可適當(dāng)減料，將入窯生料溫度控制低些，降低入窯物料分解率。特別是，當(dāng)硅率（SM）低而鋁氧率（IM）高時(shí)，窯內(nèi)熟料不僅液相量多，且液相粘度大?？蛇m當(dāng)加窯頭煤，提高燒成帶溫度，以降低液相粘度，提高分子擴(kuò)散速度。

實(shí)踐中，熟料中的KH值不能控制過高，一般控制在0.9±0.02比較合適。如果此時(shí)SM過高，則煅燒過程中產(chǎn)生的液相量偏少，燒成吸收反應(yīng)很難進(jìn)行，也造成熟料中的f-CaO相對(duì)偏高；如SM過低，則煅燒過程中產(chǎn)生的液相量會(huì)偏多，窯內(nèi)容易結(jié)圈、結(jié)球，造成窯內(nèi)通風(fēng)不好，影響燒成吸收反應(yīng)的進(jìn)行，也容易造成熟料中的f-CaO含量偏高。

如果IM過高，則煅燒過程中產(chǎn)生的液相黏度大，燒成吸收反應(yīng)同樣很難進(jìn)行，造成熟料中f-CaO含量偏高；如IM過低，則煅燒過程中產(chǎn)生的液相黏度偏小，燒結(jié)溫度范圍變窄，煅燒溫度不容易控制，溫度控制高了易結(jié)大塊，溫度控制低了易造成生燒。這兩種情況都容易使熟料中的f-CaO含量偏高，所以熟料中的IM值控制在1.6±0.10合適。

特別指出的是：如果是因?yàn)樯铣煞菀鹩坞x鈣偏高，特別是三個(gè)率值超出控制范圍較多時(shí)，單靠調(diào)整窯的操作是很難將物料燒合格的，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整配料。

1.2 窯內(nèi)溫度低，液相量不足

窯內(nèi)溫度，尤其是燒成帶溫度偏低，窯內(nèi)持續(xù)還原氣氛使得熟料燒結(jié)反應(yīng)不完全，造成f-CaO偏高。這種情況一般是窯內(nèi)通風(fēng)不好或三次風(fēng)檔板開度過大使得窯內(nèi)有效通風(fēng)量減小，煤粉不能完全燃燒造成的。此時(shí)出現(xiàn)的窯況一般是這樣的，窯頭昏暗，能明顯看到黑火頭，氮氧化物濃度低于正常值，且越加煤窯內(nèi)溫度越低，氮氧化物越低。燒出的熟料表面無光澤且較粗糙，砸開后里面是明顯的黃心料，這種熟料結(jié)構(gòu)不致密一般用手就可捏碎?；瘜W(xué)分析顯示，這種熟料的f-CaO一般都較高（通常在2.0%以上）。常用的處理方法是將三次風(fēng)檔板關(guān)小，同時(shí)加大高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)保持較大的通風(fēng)量；適當(dāng)減少窯頭煤，保證窯頭煤能夠完全燃燒；窯速不宜過慢，以保持窯內(nèi)較低的填充率。

1.3 風(fēng)的匹配不合理

（1）二次風(fēng)和三次風(fēng)的合理分配問題。當(dāng)三次風(fēng)閥門開度過大時(shí)，窯內(nèi)通風(fēng)量減少，窯頭煤加不上去，窯尾廢氣中的CO濃度高，煙室容易發(fā)生結(jié)皮現(xiàn)象，窯內(nèi)容易發(fā)生結(jié)圈、結(jié)球現(xiàn)象，造成熟料f-CaO含量偏高；當(dāng)三次風(fēng)閥門開度過小時(shí)，分解爐內(nèi)的風(fēng)量減少，分解爐內(nèi)的煤加不上去，入窯生料的分解率降低，導(dǎo)致窯內(nèi)煅燒負(fù)荷加重。同時(shí)，窯內(nèi)通風(fēng)增大，火焰拉長，二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫都會(huì)降低，熟料結(jié)粒疏松，造成熟料f-CaO含量偏高，所以窯內(nèi)通風(fēng)量過大或過小，很容易產(chǎn)生欠燒料。

（2）篦冷機(jī)鼓風(fēng)量和系統(tǒng)拉風(fēng)量的合理分配。篦冷機(jī)的鼓風(fēng)量和系統(tǒng)的拉風(fēng)量是窯用風(fēng)量的主要來源。當(dāng)采用厚料層操作時(shí)，篦冷機(jī)的鼓風(fēng)量不能盲目減少，一定要兼顧窯內(nèi)使用的風(fēng)量。如窯內(nèi)使用的風(fēng)量不足，輕者造成窯內(nèi)煤粉的不完全燃燒，重者造成窯尾預(yù)熱器的塌料，影響生料的分散、預(yù)熱和入窯的分解率，造成熟料f-CaO含量高。

對(duì)于一次風(fēng)風(fēng)壓的問題，當(dāng)煤質(zhì)好時(shí)一次風(fēng)的壓力可以控制低些，煤質(zhì)差時(shí)一次風(fēng)的壓力可以控制高些。

1.4 進(jìn)廠煤質(zhì)波動(dòng)較大

煤的質(zhì)量是影響熟料中f-CaO和熟料質(zhì)量的重要因素，煤的質(zhì)量指標(biāo)主要包括水份、固定碳、揮發(fā)份、灰份、硫、熱值、細(xì)度。

窯頭煤不能控制過多，也不能控制過少。稍多時(shí)熟料結(jié)粒變大，外表光滑致密，偶有燒流跡象，而且有黃心，熟料立升重偏高，燒成帶后部，窯尾煙室溫度升高，造成燒成帶容易結(jié)后圈，煙室結(jié)皮，影響窯內(nèi)通風(fēng)和煅燒，造成f-CaO偏高。如某日上午化驗(yàn)室報(bào)f-CaO值偏高為1.6%，而此時(shí)熟料KH值0.90，SM值2.59，IM值1.51均合格，查看燃料分析發(fā)現(xiàn)，煤粉細(xì)度偏粗為13.1%，煤粉水份偏高在9.0%，而且窯頭煤加的過多，通過調(diào)整煤磨的操作，使細(xì)度控制在8.0%以下，水份控制在5.0%以下，窯頭喂煤量控制在7.6t/h～8.2t/h之間。通過調(diào)整，熟料結(jié)粒均勻，光滑致密，料面發(fā)亮，無黃心，f-CaO維持在1.3%。

一般來說，當(dāng)煤粉水份偏大時(shí)，煤粉的燃燒速度會(huì)受到影響，火焰明顯變長，燒成帶溫度的明顯下降，窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)球，熟料f-CaO的合格率很低。如果長時(shí)間使用這種煤，應(yīng)采取措施，改變配料方案，降低KH、SM、IM，目的在于改善生料易燒性，減少窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)球現(xiàn)象，提高熟料f-CaO的合格率。

1.5 窯速的影響

窯速過快、過慢都會(huì)造成熟料中的f-CaO偏高。如果窯速過快，造成物料在燒成帶停留時(shí)間過短，燒成吸收反應(yīng)不完全，造成熟料中的f-CaO偏高；如果窯速過慢，造成物料在窯內(nèi)的填充率過大，熱交換不均勻，煤粉的燃燒空間變小，燒成帶強(qiáng)度降低，燒成吸收反應(yīng)不完全，也會(huì)造成熟料中的f-CaO偏高。

一般來說，對(duì)NSP窯采用“薄料快燒”的煅燒方法，操作中要穩(wěn)定窯速，不能過于頻繁調(diào)整，如遇特殊情況必須大幅度調(diào)整，要使窯速與喂料量保持同步，否則會(huì)造成熟料中f-CaO偏高，影響熟料質(zhì)量。

1.6 固廢處理使得窯況復(fù)雜

固廢對(duì)熟料質(zhì)量的影響：含水量70%的固廢漿渣對(duì)窯的影響很大，水份蒸發(fā)吸熱大，降低物料溫度，水蒸氣在高溫下體積膨脹達(dá)數(shù)百倍，窯尾氣體中的相對(duì)氧含量降低，燃料產(chǎn)生滯后燃燒。30%的廢渣由于燃燒不充分，產(chǎn)生CO，而且NO有明顯下降趨勢(shì)，滯后燃燒會(huì)造成分解爐溫度波動(dòng)較大，波動(dòng)值一般在50℃～150℃。

在各種固廢中，以生活污泥為主的固廢，主要物質(zhì)有水和有機(jī)質(zhì)，對(duì)窯況及熟料質(zhì)量相對(duì)影響較小。液體類固廢對(duì)三次風(fēng)溫影響較大，根據(jù)廢液種類不同，可造成三次風(fēng)溫上升100℃以上，也可造成三次風(fēng)溫下降100℃以下。以化學(xué)試劑為主，對(duì)窯及熟料質(zhì)量的影響，也是相對(duì)小一些。

在以上幾類固廢同時(shí)處置的情況下，熟料f-CaO含量曾一度達(dá)到2.25%的情況，而且熟料的三率值均在合格范圍，去現(xiàn)場看料也是欠燒料，有黃心。停燒試劑，熟料多孔、欠燒，停燒廢液及堿液類固廢，三次風(fēng)溫相對(duì)穩(wěn)定了，但是熟料仍然沒有明顯改觀。將污泥停燒，現(xiàn)場看料，結(jié)粒較好，多孔、黃心現(xiàn)象沒有了，化驗(yàn)室結(jié)果為f-CaO1.89%。停漿渣系統(tǒng)固廢，熟料結(jié)粒明顯改善，均勻、致密、無黃心，部分料有光澤，化驗(yàn)室結(jié)果為f-CaO1.22%。

檢查漿渣系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，打散頭打散效果不理想，造成生料與漿渣結(jié)塊，掉到煙室斜坡，堆積不走，使窯內(nèi)通風(fēng)受到影響，通風(fēng)效果變差，煙室壓力上升-100kPa～200kPa，分解爐出口壓力上升-100kPa～-150kPa，煙室尾溫波動(dòng)50℃～100℃，分解爐溫度波動(dòng)50℃左右，NO下降200ppm，CO呈上升趨勢(shì)，篦冷機(jī)壓力波動(dòng)，窯頭負(fù)壓波動(dòng)，偶有正壓現(xiàn)象。通過改變漿渣配料及污泥處置量，熟料得以改變，f-CaO得以控制。

通過對(duì)以上的分析與操作，熟料中f-CaO含量有效地控制在1.5%以下，熟料強(qiáng)度＞55MPa。

2 結(jié) 論

現(xiàn)在水泥生產(chǎn)的實(shí)際情況是，優(yōu)質(zhì)原料、優(yōu)質(zhì)燃料使用越來越少，固廢處理的任務(wù)越來越大，水泥質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)要求越來越嚴(yán)，對(duì)熟料f-CaO含量控制的實(shí)踐證明，通過操作員的精細(xì)操作，配合不斷完善的各種檢測手段，水泥的質(zhì)量指標(biāo)是可以控制的。

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