飞砂料产生的机理剖析及预防措施

1、飞砂料产生的机理剖析及预防措施飞砂料是指在熟料煅烧过程中在烧成带产生的一种细粉砂状熟料，在窑内随 风飞扬，部分从窑头罩子的缝隙和看火孔喷涌而出。故业内俗称其为“飞砂料。 飞砂料的产生不仅污染环境、浪费熟料，而且影响窑内热工制度的稳定和设 备的健康运行。为此，对此进 行了系统的调研和分析。愿与业内同行分享并商酌。 1.飞砂料的危害由于窑头正压和飞砂料产生的原因较多且较为复杂，在线调整时间长等诸多 问题。因此，窑头正压和飞砂料给生产设备、环境和工艺质量控制等都带来极大 的危害。具体有以下七个方面： 1）窑头正压并伴有飞砂料严重影响窑头罩和窑头密封的使用寿命； 2）飞扬

2、的飞砂料会使头档托轮和轮带磨损加剧，同时会造成头档托轮瓦润滑 油污染，对托轮瓦的正常工作和使用寿命有一定的影响； 3）飞损的飞砂料被吸入冷却风机，造成风机叶轮磨损加剧，使风机振动增大； 4）对生产环境造成污染，增加环境卫生清洁强度，同时高温的飞砂料容易烧 伤巡检人员； 5）在窑头旋流飞扬的飞砂料会导致窑头浑浊，影响看火工（或窑中控操作员） 对窑内火焰及物料的准确判断； 6）由于飞砂料粒径细小，进入篦冷机后极易发生熟料离析，从而导致冷却风 穿透料层或发生“堆雪人”、“红河”等现象；7）飞砂料会在三次风管中沉积，影响系统用风匹配，同时由于飞砂料在窑内 飘扬影

3、响对二次风稳的准确判断。 因此，需要对飞砂料的形成机理认真进行剖析，结合生产实际案例逐一论证。 2.飞砂料产生的机理从机理上分析，飞砂料产生的主要原因是煅烧温度和液相的性质决定的。具 体有两大类，一类是由于煅烧温度不够，液相量不足而导致的；另一类是由于配 料不当引起液相性质的变化（主要是表面张力）而产生的飞砂，也称作“粘散料”。 3.飞砂料形成的案例分析在实际生产操作中，各种因素叠加，需要具体的分析、综合判断，对症采取 相应的纠正和预防措施，切不可一概而论。 1)配料不当、生料的细度偏粗。 某水泥生产企业为降低生料立磨的粉磨电耗，减小耐磨材料的消耗，放粗

4、了 出磨生料的细度。0.08mm 筛余细度控制在 18%左右，结果导致窑内起飞砂料，而 且伴随着熟料游离氧化钙不合格的现象，窑操作员虽然提高煅烧温度应对，结果 飞砂料反而更加严重。 其实，这是由于生料的细度粗，均匀性变差，易烧性也随之变差，此时硅酸 三钙在形成过程中随着煅烧温度的提高而使其晶格增大，晶格越大越不易结粒。 后来，经过控制出磨生料的细度，将 0.08mm 筛余细度从 18%降低为 12%，窑 内飞砂基本上消失。2）KH 和 SM 偏高，液相量不足。 某水泥生产企业为了获得较高的后期强度，在配料中提高了硅酸盐矿物（其 中 KH：0.930、SM：2.65、AM：1

5、.35）。结果飞砂料特别的严重，后来通过适当的 优化配料方案，降低硅率（2.45），提高铝率（1.60）后飞砂料得以缓减和抑制。 众所周知，熟料硅酸三钙形成的条件是煅烧温度和液相量，二者缺一不可。一般在配料中必须考虑适宜的液相量，1400时液相量一般控制在2628%时对 熟料结粒及硅酸盐矿物的形成最为有利（L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+MgO ）。 由于配料中硅酸盐矿物含量较高，在煅烧过程中液相出现较慢，而且液相量偏少， 导致熟料结粒较差。 3）AM 和碱含量偏高，液相粘度较大。某水泥生产企业为了获得较高的早期强度，在配料中 AM 控制偏高（1

6、.6），但 由于使用了高铝、高灰分煤煅烧（煤灰化学成分中三氧化二铝含量平均在 48%以 上），结果熟料的铝率失控，一度达到 1.8 以上，窑内随即产生了大量的飞砂料。这是由于熟料中的三氧化铝和碱含量偏高，液相的粘度相对增大，粘度越大 越不易结粒，物料粘散。同时，由于 AM 偏高，液相随温度升高而增加的速率就 降低，液相出现的迟，这也不利用熟料颗粒的长大。4）氧化镁含量偏高，液相表面张力减小。某水泥生产企业为了实现石灰石矿山资源利用最大化，特对矿山的高镁石灰 石进行了搭配使用。从而使熟料中的氧化镁含量从 2.5%增加为 4.0%，随之，窑内 飞砂料加剧。这是由于随着氧化镁含量的增加，液相的表面张

7、力减小，从而导致 熟料结粒困难，飞砂料加剧。众所周知，水泥熟料的结粒一般在 525mm 之间，但是从水泥硅物化原理来看，水 泥熟料是由阿里特和贝利特等矿物晶体组成的。其中阿利特矿物晶体平均尺寸约在 65 微米以下，贝利特矿物晶体平均尺寸约为 55 微米以下。那么，究竟是什么力量将这些几 十微米的小晶体“胶结”在一起？是液相。可见，液相的数量和性质（粘度和表面张力） 对熟料结粒的形成起着至关重要的作用。尤其是液相的表面张力往往被大家所忽视。其实，液相的表面张力也是影响熟料结粒的主要因素。据有关资料显示：熟料粒径的大小 与液相的表面张力成先行关系，表面张力每减小 0.1N/m，熟料的粒径平均减小

8、10mm。 可见，表面张力能够起到一个晶体相互“吸附团聚”的作用。5）还原气氛严重，液相量减少。某水泥生产企业由于三次风闸板烧毁，一个阶段内导致窑内通风较差，还原 气氛较为严重，熟料外观呈黄褐色。同时，窑内还伴随着起飞砂料的现象。 这是由于在煅烧过程中因为部分三氧化二铁（铁相）被还原成了氧化亚铁， 导致液相量相对减少，熟料的晶体之间不能够很好的在液相“浸润”的条件下完 成反应，从而产生了飞砂料。 4.飞砂料的预防措施1）控制源头，关键是要把好进厂原燃材料的质量关，尤其要控制好有害成分， 避免有害成分（主要是碱含量、三氧化硫和氧化镁等以液相状态出现的组分）降 低液相的表面张力。2）优化

9、配料，使熟料三率值匹配，尤其是液相量适宜（一般不小于 26%）， 同时兼顾生料的易烧性和均质性。3）优化操作，一定要保证窑内通风顺畅，避免还原气氛减少液相量，同时煅 烧热力强度需适宜（需根据物料的易烧性程度来调整煅烧温度）。4）采用一定的飞砂料接收装置，避免其对设备、环境等造成的直接危害。 具体以窑头罩侧墙体为基础，用8 槽钢和 30×30 的角钢焊接框架，用6 的 钢板制作飞砂料收集箱体。飞砂料经收集箱收集沉降后再经收集箱下方的排料溜 子卸入篦下拉链机，制作简单，实用性强。具体结构见下图所示。5）提高煤粉的制备质量，尤其是控制好煤粉的水分和细度。一方面避免煤粉 的不完全燃烧而产生的还原气氛，另一方面需避免由于煤粉的水分高，燃烧速率慢，火焰温度降低，液相减少。 6）尽量避免回灰直接入窑，尽可能入生料均化库，以免窑灰中的有害成分（主 要是碱含量和三氧化硫）影响液相的性质。如果条件允许，可以建造一个建议的 窑灰小仓，单独入仓后搭配使用。既可以避免窑灰对液相性质的影响，又可以避 免窑灰掺入的不均匀（尤其是生料磨停磨期间）对熟料质量的影响（率值波动较