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1、影响水泥熟料中游离氧化钙含量的因素及解决措施 专业：材料科学工程班级： 姓名： 指导教师： 2012年 11 月 9 日摘要水泥熟料中f-CaO含量是水泥生产过程中一个重要的质量控制指标。一般地认为：原燃料性质、配料方案、生料的均化、生料及煤粉细度、操作中火焰状况和窑内热工制度等是影响熟料中f-CaO含量高低的重要因素。通过分析原因，采取相应的措施，一般均能够在生产中取得成效。关键词：熟料，f-CaO，波动AbstractThe f-CaO of the cement is an important quality control index in the cement production
2、line. in a general way, original fuel property; compound material project; crude material homogenized; crude material and coal powder thin degree; the flames situation in the operating; the pyrology system inside the kiln; and so on. these are an important element to influence the content of the f-C
3、aO in the cement .via to analyzing the reasons , adopting some relevant measures ,there will commonly obtain some effect in the production without exception.KEY WORDS:clinker,f-CaO，motion目 录第一章 绪论11.1游离氧化钙的产生11.1.1一次f-CaO11.1.2二次f-CaO11.1.3轻烧f-CaO11.2控制熟料f-CaO指标的实际意义21.2.1熟料f-CaO含量过高的危害21.2.2熟料f-CaO
4、含量过低的弊端21.3几种影响水泥熟料中f-CaO含量的因素31.3.1生料配料方案31.3.2料层的影响3 1.3.3缩短过渡带31.3.4 延长烧成带长度41.3.5冷却条件41.3.6生烧-f-CaO41.3.7窖炉用煤的影响41.3.8高碱含量对熟料煅烧和质量的影响41.4出现高游离钙时所采取的相关措施41.4.1偶然出现不合格f-CaO41.4.2反复出现不合格游离氧化钙的对策6第二章 所在工作单位豫鹤同力水泥有限公司高f-CaO原因分析82.1 2008年出窑熟料现状调查52.2因果分析图92.3末端因素验证9结论19参考文献20致谢21第一章绪论1.1游离氧化钙的产生f-CaO因
5、配料、煅烧冷却条件不同，其形态各有不同。1.1.1一次f-CaO 当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现尚未与酸性氧化物（SiO2，Al2O3，Fe2O3）完全化学反应而残留的CaO,即游离存在的CaO，这种f-CaO在烧成带高温焙烧(1450摄氏度)大于30min时呈“死烧状态”，亦称“死烧”， f-CaO，其结构致密，晶体尺寸较大（10-20微米）往往聚集成堆分布，形成矿巢，且包裹早熟料矿物之中，并受到杂质离子的影响，遇水生成氢氧化钙的反应很慢，通常要在加水3d以后才能反应明显，至混凝土硬化后较长一段时间才完全水化。f-CaO与水作用生成氢氧化钙时固体体积膨胀97.9%。在已硬化的混
6、凝土内部造成局部膨胀力，由于熟料中堆集，随着f-CaO含量的增加，首先是抗拉，抗折强度的降低，进而是3d后其强度倒缩，在混凝土内部产生不均匀膨胀，严重时引起安定性不良，导致水泥制品变形或开裂崩溃。这种情况如果没有找到根源，很有可能是f-CaO长期波动的原因。1.1.2二次f-CaO熟料冷却速度较慢或在还原气氛下， C3S 分解又成为CaO及C2S ，或熟料中的碱取代出C3S 、C3A中CaO。这种新游离出来的CaO水化较慢，对水泥强度，安定性都不利。这也可能属于f-CaO长期偏高的诱因，解决它也要从系统考虑。1.1.3 轻烧f-CaO当来料量不稳或塌料，掉窖皮或燃料成分变化或火焰形状不好，造成
7、局部生料的煅烧温度不足，在1100-1200摄氏度的低温下形成f-CaO，主要存在与黄粉以及包裹着生料粉的夹心熟料中，其结构疏松多孔，遇水反应快，对水泥安定性危害不大。但欠烧f-CaO含量太高，将使熟料强度大大降低。1.2控制熟料f-CaO指标的实际意义目前大多数水泥企业对熟料含量合格指标为小于1.5%、合格率要大于90%。这种指标已经沿袭了数十年，基本是照搬传统回转窖的习惯。1.2.1熟料f-CaO含量过高的危害熟料f-CaO含量过高，易使熟料安定性不良，这正是对熟料f-CaO含量的要严格控制的传统认识。同时混凝土专业研究的结果表明，熟料中fCaO与混凝土外加剂的相容性不好，作为水泥主要用户
8、的混凝土搅拌站为了降低使用外加剂的成本，对水泥生产提出f-CaO含量小于1%的要求,这是对熟料f-CaO含量的现代认识。因此，熟料f-CaO含量在使用时无论如何都不能过高，更不能失去控制。否则，这样的熟料不能直接用于粉磨水泥。1.2.2熟料f-CaO含量过低的弊端在人们都十分重视f-CaO含量过高的害处时，也有必要了解f-CaO含量过低的不利之处，这确是很多人至今没有充分认识到的，之所以提倡精细管理，其用意及内容也正在于此。f-CaO含量过低可导致以下危害： 一、 熟料质量下降在f-CaO低于0.5%时，熟料往往呈过烧状态，甚至是死烧。此时的熟料缺乏活性，强度不但不高，反而会下降。二、 降低烧
9、成带窖衬寿命因为降低f-CaO含量的重要手段之一就是提高烧成温度，为此，回转窖耐火砖承受了高热负荷，使用寿命缩短。三、 需要更多的燃料消耗为使少量残存的f-CaO被C2S 吸收，随着烧成温度的提高，就要付出更多的热量。这就表明，f-CaO的合格范围不仅是质量指标，也是关系能耗高低的经济指标。熟料f-CaO每降低0.1%，熟料热耗就增加58.5KJ/Kg。并以此作为测算：如果将熟料f-CaO按平均1.1%控制，比平均0.8%提高0.3%，熟料热耗大约可降175.5 KJ/Kg，一条2000t/h的生产线，每年按运转300d计算，煤的单价以500元/t计，一年可节约费用210万元。如按吨熟料成本计
10、算，每吨可节约3.5元。从我国当前预分解窑热耗水平与国际水平的差距上看，对于同类同规格的窑，熟料热耗大约要多210kJ/kg，对于某些企业而言，熟料f-CaO含量过低可能是原因之一。再者，现在节能已经与减排精密联系起来，因为多烧煤，就要多向大气排放CO2，加重了地球的温室效应。仅环境保护而言，也不能无限制的降低f-CaO 的控制指标。四、 熟料的易磨性变差f-CaO每降低0.1%，水泥磨的系统电耗要增加0.5%。特别是当f-CaO含量低于 0.5%时，这不仅因为熟料死烧难磨，而且因为f-CaO在水泥粉磨之前的消解能使体积膨胀，从而导致熟料内产生应力。f-CaO太低，这种有利预粉磨的因素减少，当
11、然就要增加电耗。以水泥磨的系统电耗为40kWh/t计。全年生产水泥100万t的粉磨站，f-CaO每降低0.3%，一年多用电达60万kWh，折和电费30万通过上述f-CaO高低利弊的对比可知，传统规定f-CaO只有上限指标，而无下限指标的做法，显然是忽略了规定下限的重要性。如果说传统窑控制f-CaO 的 能力低，难以对下限指标控制，那么对当今的新型干法水泥生产技术而言，这种规定不仅必要，而且成为可能。熟料f-CaO含量是考核熟料质量的重要指标，它表示生料煅烧中氧化钙与氧化硅 、氧化铝、氧化铁等结合后剩余的程度，所以，它的高低表示配料的合理性及熟料煅烧的完全程度,更表示熟料的安定性质量。负责熟料生
12、产的各级领导、中控操作员（或看火工）、化验员都要检查该项指标的完成情况，并努力降低熟料中f-CaO的含量。1.3几种影响水泥熟料中游离氧化钙含量的因素1.3.1 生料配料方案一方案趋于高KH 高SM值方案，熟料强度达68-72 Mpa，对生料配料则要求石灰石和硅砂多掺而相应减少了粉煤灰和铁粉的掺量配比，这样相对降低了生料的易烧性，熟料液相量较低，增加了窖的操作难度，主要表现为煤耗上升，f-CaO难以控制，IM过大时，液相粘度大，不利于游离氧化钙的吸收。 1.3.2料层的影响窖内物料负荷率要适当，可以薄料快转。提高物料的温度均匀系数，但料层过薄，对料层的传热面积减少，物料在窑内停留时间过短也不好
13、，易生烧，当其他情况正常而f-CaO偏高时，可将料层适当加厚，适当降低窑速。1.3.3缩短过渡带高强熟料生产要求预热器，分解炉气固换热效率，传热快，在窖内过渡带升温速度更快，操作时要提高窖速以加大灼烧生料翻滚频次和缩小过渡带长度在23Di左右，从而使灼烧生料矿物晶体SiO2,CaO等在过渡带陈化时间减少，保证其热生料晶粒的化学反应活性。 1.3.4 延长烧成带长度干法窖烧高强熟料，要求控制烧成带长度(Lb)长一些，采用“高温长带煅烧”制度，有利于熟料煅烧、矿物晶体形成，f-CaO的吸收和f-R2O的蒸发（控制烧成带长度Lb可在45Di左右，内衬砖要镶砌80M镁铭砖，过渡带长度控制在23Di左右
14、，内衬转镶砌70M镁铭砖，冷却带长度控制在1.5Di左右，内衬砖要镶砌80M镁铭砖或高铝砖或磷酸盐结合高铝耐磨砖，余部为放热带。1.3.5冷却条件熟料的冷却采用急冷的方法，防止或减少C3S 在1250摄氏度时分解，急冷时，温度迅速从烧成温度开始下降越过C3S 的分解温度，急冷使C3S 来不及分解而呈介稳状态保存下来，避免或减少了C3S 分解成C2S和f-CaO，同时急冷使C3S 晶体细小，从而产生较高的熟料强度。1.3.6生烧一般情况下，正常水泥熟料的 颜色为结粒均匀密实的褐亮熟料颗粒，当出现大量的灰黄色、棕褐色或灰白色的粉状熟料时，多半是由于熟料出现生烧和粉沙料所致，从而导致f-CaO较高。此原因多为生烧。1.3.7窖炉用煤的影响 窖内用煤量应根据入窖生料量及分解来确定回转窖在此只担负物料的烧结作用，固此用煤量相应的比分解炉要少。若窖内用煤量过少，很容易造成物料在窖内烧成温度不够，导致熟料升重偏低，f-CaO含量升高，而影响熟料质量，若窖内用煤量过大，将导致分解炉不进煤，入窖物料分解率降低，增大窖的热负荷。体现不了预分解窑的工艺特点。因而两处煤粉必须合理分配，使烧成热耗最低，熟料质量最好。1.3.8 高碱含
