-氧化铝回转窑压实密度的影响因素分析

-氧化铝回转窑压实密度的影响因素分析

锆是晶体稳定的高纯氧，具有良好的耐候性，耐候性好，机械强度高，电绝缘性好、耐腐蚀性好等优点。它是制造高品质纯高纯度铝系列陶瓷、研磨磨损材料和耐磁性材料的理想原材料。广泛应用于花卉、高频分离器、研磨材料和耐磁性材料的制造行业。我厂生产的低钠α-氧化铝,由氢氧化铝或氧化铝作原料,加定量的复合矿化剂,回转窑高温煅烧而成,属高温短时急烧。经多年来的技术改进和生产实践,α-氧化铝的各项理化指标,如:真密度、转化率、氧化铝含量、杂质含量等均好于YS/T89-1995行业标准。随着α-氧化铝应用领域的不断拓展、深化、细化,用户更加重视α-氧化铝作为原料对其加工工艺的适用性,要求提供具有合适、稳定的易磨性、压实密度、线收缩的原料,对用户来讲,压实密度是控制制品最终尺寸和煅烧温度的一项重要指标,为此,我厂建立了压实密度的检测项目,来更好地满足用户的需求。1-氧化铝粉的压实密度首先将α-氧化铝、瓷土、钙粉按一定比例配料,称量2kg。称量瓷球5kg,和物料一起加入陶瓷质试验小磨中,再加一定量的水和乙二醇,粉磨一定时间,制得细度为3～5μm的料浆。取料浆在110℃左右烘干4～5小时,过筛,称样10g至模具中,一定压力下干压制块成型,取出后称重,测量体积计算而得素坯密度。即为α-氧化铝粉的压实密度。我厂α-氧化铝粉的压实密度一般在2.10～2.35g/cm3之间。从压实密度的检测可看出,在其它因素(瓷土、钙粉的性能,球料水的配比,磨机转速,研磨时间,模具形状,压力大小等)一定的情况下,可分析α-氧化铝粉本身的理化指标对压实密度的影响。α-氧化铝粉的理化指标(纯度、转化率、晶型、单晶大小、粒度、颗粒分布、颗粒形状等)都对压实密度有一定的影响。一般来讲,α-氧化铝粉的纯度高,转化率高,真密度大,α-氧化铝单晶发育大的,对应的压实密度高;粒度大,颗粒分布呈正态分布,颗粒形状呈球形的,压实密度也高。这其中又以晶体形状、单晶大小对压实密度的影响为大,如何在生产实际中通过控制生产过程参数来控制α-氧化铝粉的晶型和单晶大小,从而得到合适的压实密度以更好地满足用户需求。遵循这个思路,分析探讨如下:2生产过程参数对压缩密度的影响2.1氢氧化铝系的晶体结构生产α-氧化铝的原料我厂选用优质的氢氧化铝。氢氧化铝因生产方式不同分为拜耳法(种分)生产和烧结法(碳分)生产两种。据美国陶瓷研究所介绍,拜耳法制得的氢氧化铝属多阶片集合体,这种集合体是由结晶长大过程中长成六角形多晶组成,可于1225℃～1250℃时开始转化为α-氧化铝;烧结法制得的氢氧化铝属棱状结晶组成的径向辐射状集合体,于1300～1350℃才开始转化为α-氧化铝。烧结法制得的氢氧化铝经煅烧生成的α-氧化铝,晶形模糊不清,晶体发育不好,转化率低,从而压实密度低;拜耳法制得的氢氧化铝经煅烧生成的α-氧化铝,晶形清晰,转化率高,压实密度高。相同生产工艺生产的氢氧化铝含碱量不同时,也对压实密度造成影响,一般来讲,含碱量高的,需较长的煅烧时间,易造成晶粒增长过大,甚至晶体边缘熔融,压实密度高。2.2矿化剂的配比和加入量矿化剂在煅烧α-氧化铝过程中主要起降低煅烧温度,除杂提纯,细化晶粒的作用。种类主要有硼酸、氯化铵、氟化铝、氯化镁、金属铝等,我厂选用的是复合矿化剂,通过调整矿化剂的配比和加入量可以控制α-氧化铝的晶粒大小,从而调整压实密度,矿化剂总量一般为0.4%～1%,其中硼酸为0.2%～0.7%,根据生产实践,矿化剂总量对压实密度的贡献率为0.05%～0.06%(0.01),即每增加0.05%～0.06%的矿化剂总加入量,压实密度相应地增加0.01%。硼酸对压实密度的贡献率为0.025%～0.035%(0.01%),贡献率的含义如上(对压实密度的贡献率指的是每增减生产过程参数,相应的改变压实密度的数值,本文中压实密度改变值统一为0.01%)。2.3顶火逼烧法对回转窑来说,火焰形状直接影响到物料的烧成温度和烧成时间,煅烧α-氧化铝时,要求火焰稳定、粗壮、且有一定长度,如火焰发短,形成顶火逼烧情况,易造成物料局部高温,晶粒异常发育,压实密度高。造成火焰短急烧的原因在很大程度上是因为窑内通风阻力增大或人为减小二次风所致。我厂窑尾风机由变频器调节风量大小,风机变频一般为14～30Hz,根据生产实践,风机变频对压实密度的贡献率为1～1.5Hz(0.01)。2.4造成压实密度高因技术方面的原因,无法直接测定回转窑烧成带的温度,但烧成带距窑头只有5m左右,窑头罩温度受辐射传热的影响大于受二次风温的影响,能相对反映烧成带温度。窑头罩温度高,γ-氧化铝转化为α-氧化铝的速度加快,转化率高,且晶粒增长较大,甚至晶体出现边缘熔融现象,造成压实密度高。我厂的窑头罩温度一般为750℃～900℃,根据生产实践,窑头罩温度对压实密度的贡献率为10℃～80℃(0.01)。窑尾罩温度反映了窑内通风状况及物料的预烧情况,窑尾罩温度高,说明窑内通风状况良好,物料预烧好。窑内通风良好,压实密度低,物料预热温度高,压实密度高,在实际操作过程中,为减少α-氧化铝的飞扬,降低料耗,窑内通风状况不理想,这时,窑尾罩温度高,压实密度一般偏高,但在实际生产中还应根据生产的实际情况来分析窑尾罩温度高低的原因,来预测压实密度。我厂窑尾罩温度一般为380℃～550℃,根据生产实践,窑尾罩温度对压实密度的贡献率为25℃～60℃(0.01),有时为-20℃～-60℃(0.01),即窑尾罩温度每降低20℃～60℃,压实密度增大0.01。(窑尾罩温度低而压实密度高的情况在六次统计的结果中占到二次)。2.5块料量对压实密度的贡献率一般情况下,窑产量增加,物料加热不足,转化率稍低,压实密度偏低,但在实际生产中,有时会出现产量增大,通风面积变小,火焰变短急烧,而压实密度高的情况。我厂回转窑日产量为22～30t/d,产量对压实密度的贡献率为3～8t/d(0.01)或-4～-5t/d(0.01),在统计的六次结果中,有二次为正值,二次为负值,二次为0。相对窑产量来讲,通过调整产量来控制压实密度是不现实的。在正常生产情况下,块料是由于煅烧温度高引起的,块料量大,压实密度高,通常可通过观察块料的多少来判断α-氧化铝压实密度的高低。我厂的块料量为1～7t/d,根据生产实践,块料量对压实密度的贡献率为0.5～3t/d(0.01)。在生产中另有一异常情况,当生产不正常时,窑内挂不住窑皮,窑皮经常脱落成块料,因窑皮在窑内的运动速度较物料快,使窑皮推动物料快速前进,物料来不及煅烧完全就进入冷却带,造成碱指标超标,转化率低,而使压实密度降低。2.6成带的停留时间由于α-氧化铝在高温下晶体增长很快,因此在保证晶体转化完全的情况下,尽量缩短物料在烧成带的停留时间,这一般通过提高窑速,使物料在窑内运动速度加快来解决。即窑速提高,压实密度降低。在正常生产中,因出于稳定热工参数的考虑,窑速变化不大。我厂窑速稳定在120～130秒/转。统计的结果显示:在窑速变化不大的情况下,窑速对压实密度的贡献率为0。2.7重油加氢乳化效果我厂回转窑所用重油是通过螺杆泵高压机械雾化入窑燃烧的,油压的大小直接显示入窑的重油量,油压大,入窑的重油量多,燃烧产生的热量大,煅烧温度高,压实密度高,重油加水乳化后的效果更为明显。根据生产实践,不加水的重油油压对压实密度的贡献率为3～6MPa(0.01),加水乳化后的重油油压对压实密度的贡献率为0.35～0.45MPa(0.01)。2.8剩余成本根据生产实践,下料量对压实密度的贡献率比较小,近乎为0。3压缩密度与控制质量指数的相互作用因压实密度检测时间较长,三十多个小时,有滞后性,这里通过讨论它与其它质量指标的关系来预测生产过程参数对压实密度的影响。3.1入炉中的硼酸我厂入窑硼酸一般为0.2%～0.8%,根据生产实践,入窑硼酸对压实密度的贡献率为0.05%～0.06%(0.01)。3.2仿真密度的测定γ-氧化铝和α-氧化铝的真密度分别为3.66g/cm3、3.99g/cm3,生产过程中α-氧化铝的真密度越大,说明转化率越高,相应的压实密度越大。我厂α-氧化铝的真密度为3.975左右,根据生产实践,真密度对压实密度的贡献率为0.0006～0.0014g/cm3(0.01)。3.3挥发油的排除氧化钠是α-氧化铝中的有害组分,在生产过程中是通过硼酸与之生成偏硼酸钠,偏硼酸钠在较高温度下挥发排除的。α-氧化铝中的氧化钠含量高,表明煅烧温度较低,或硼酸的掺加量不足,这些都导致α-氧化铝的压实密度降低。我厂α-氧化铝中氧化钠含量为0.02%～0.055%,根据生产实践,氧化钠对压实密度的贡献率为-0.004%～-0.008%(0.01)。4-氧化铝压实密度⑴此次提供的数据以日统计平均后使用,未排除个别异常数据,以半月至一月为一统计周期,对短时调整的生产过程参数不具有指导意义。⑵在回转窑的生产周期内(从组织生产点火到下次计划停窑),压实密度有逐渐、缓慢升高的趋势,这与