熟料煅烧过程显微观均化的研究

熟料煅烧过程显微观均化的研究

作为新技术水泥生产技术的重要组成部分，一体化和预均化技术对提高产品质量，实现高产、稳产具有重要意义。在均化原理、均化效果评价和均化设备等方面已进行了广泛研究1测试1.1生料及熟料取样试验分别在3个水泥厂进行。这3个水泥厂在实施质量改进之前存在近似的问题表现:生料易烧性差,窑内有不同程度的飞砂现象,熟料结粒细小,强度偏低。在正常生产条件下进行生料、熟料的取样。各厂熟料化学成分的典型数值示于表1。1.2水泥x射线荧光分析使用金相显微镜进行熟料岩相分析,光片采用HF气体侵蚀。生料化学成分分析参照GB/T19140—2003《水泥X射线荧光分析通则》进行。用于分析生料化学成分和生料80μm筛筛余化学成分的样品来自同一个生料样品。用于分析生料80μm筛筛余化学成分的样品是将生料过80μm水筛,取足量的筛余物烘干、粉磨。熟料酸不溶物参考GB/T176—2008《水泥化学分析方法》不溶物测定方法,省略碱溶步骤。2结果与讨论2.1贝利特晶簇对熟料岩相的影响3个水泥厂的熟料岩相检验结果见图1~图4。图1~图3显示,3个水泥厂的熟料岩相结构具有近似一致的特点,都存在尺寸巨大的贝利特晶簇(水泥行业习惯称为矿巢)。贝利特晶簇区域的直径达到200~600μm,附近有较多的f-CaO。贝利特晶簇内部中间相很少,且近乎于没有彼此连通。图1、图2显示贝利特晶簇周边数百微米范围内有f-CaO。这些f-CaO与贝利特晶簇中的贝利特化合为阿利特,有赖于贝利特与f-CaO的接触。以反应动力学而言,包含了f-CaO溶解、Ca式中:t———溶解所需时间,min;R———气体常数;T———热力学温度,K;E———活化能,613.2kJ/mol。按照式(1)计算得到,1450℃时,直径0.1mm的CaO颗粒溶解约需5min;直径0.0125mm的CaO颗粒溶解约需0.5min。相对于熟料在烧成带停留的数分钟时间,CaO颗粒溶解速率已经足够快。CaO溶解后,CaCaC新型干法生产的一个重要特色是快烧急冷。若熟料率值和煅烧正常并快速冷却,阿利特能够固溶大量硅钙以外的氧化物,使得C在3个工厂熟料岩相图片的大尺寸贝利特晶簇中都发现有结晶SiO图4显示了在贝利特晶簇内部有结晶SiO文献[8]作者在粉磨至500m在试验的3个水泥厂未发现明显的煤灰不均匀沉降现象。选取了其他工厂煤灰不均匀沉降的熟料岩相图片示于图5。在图5a的中心部位有成片的白色中间体,为典型的煤灰不均匀沉降图像。在图5b的中心部位有集中分布的白色中间体和黑色中间体,黑色中间体有明显的结晶。这是显微观均化不良的又一例证。2.2u3000dma3个水泥厂生料及生料80μm筛筛余的化学成分见表2。表2显示,与对应的生料比较,L厂生料80μm筛筛余的KH低0.47~0.48;SM高0.73~1.14;IM低0.68~0.83。N厂生料80μm筛筛余的KH高0~0.09;SM高1.06~1.93;IM低0.08~0.31。J厂生料80μm筛筛余的KH低0.32~0.39;SM高2.28~2.71;IM低0.41~0.48。J厂生料200μm筛筛余的KH低0.53;SM高4.35。L厂生料80μm筛筛余的SiO3个水泥厂存在类似的问题:生料易烧性差,窑内有不同程度的飞砂,熟料强度偏低。对于L厂、J厂,生料筛余很高的硅酸率和SiO2.3原料酸不溶于其他香料3个水泥厂熟料的酸不溶物检验结果见表3。熟料酸不溶物含量与f-SiO3工业试验进一步发展L厂具有改善生料显微观均化的条件,进行了进一步的工业试验。方法是更换了含有较多结晶态SiO表4的数据显示,改善了生料的显微观均化效果后L厂的熟料强度显著提高。4显微观均化对熟料煅烧过程的影响1)本文提出将100~200μm的区域内物料的均匀程度定义为显微观均化。2)许多水泥厂的显微观均化均存在改进的空间;至少对部分水泥厂,相比宏观均化,显微观均化对熟料煅烧过程和熟料质量的影响更大。3)熟料煅烧过程中显微观均化效果不好,主要的表现是生料中存在粗颗粒石英和煤灰的不均匀沉降;典型的结果是熟料结构中存在巨大的贝利特晶簇,或存在集中分布的中间体