熟料烧结(一)【竹菊书苑】

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1、熟料烧结（一）一、烧结的目的 在于将生料中的所有铝氧尽可能的转变为可溶性的铝酸钠，氧化铁转变为铁酸钠，而杂质SIO2、TIO2、转变为基本不溶解的原硅酸钙和钛酸钙。并获得物理化学性能较好的熟料。二、熟料烧结的基本原理 碱石灰烧结法生产氧化铝是将铝土矿与一定数量的苏打、石灰（或者石灰石）、白煤、配成炉料充分湿磨后调配成合格的生料浆，送之熟料窑后经高压喷枪喷入窑内，进行高温烧结，炉料中的氧化铝和NC作用为可溶性的铝酸钠，氧化铁转变为铁酸钠，而杂质SIO2、TIO2、转变为基本不溶解的原硅酸钙和钛酸钙。并获得物理化学性能较好的炉料。然后经过冷却机冷却后进入熟料大仓储存，热风则进入窑内燃烧。三、烧结的

2、主要化学反应 NC与AO的化学反应 ，在较高的温度下二者就相互作用，生成铝酸钠， AL2O3+NA2CO3-NA2O*AL2O3+CO2 ， 该反应在常温下向左进行，即NA2O*AL2O3吸收CO2生成AO和NA2CO3，在500度以上反应才能向右进行。温度低时，反应速度很慢，不能进行到底。800度的时候，反应可进行到底，可是进行的很慢，需要2530个小时才能完成，而温度高到1150度的时候反应可以在一小时内完成。1向上教学熟料烧结（一）NC与FE2O3之间的反应 二者之间的相互反应的规律基本与AO相似，反应的结果是生成铁酸钠。FE2O3+NA2CO3-NA2O*FE2O3+CO2 反应生成的

3、产物铁酸钠对降低烧结温度有重要影响。而且在熟料溶出时候，铁酸钠能分解游离的苛性钠，从而使铝酸钠溶液的稳定性得到提高。该反应在700度已经能够比较快的进行，在1000度时候一小时反应可以全部结束。CaO与SIO2之间的反应， 利用这一反应，使SIO2与CaO生成基本不溶解于水和稀碱溶液的2CaO* SIO2，在溶出时借以达到基本分离杂质SIO2的目的。实验证明，加热SIO2与CaO的反应开始于1100度，生成2CaO* SIO2，但是反应速度很慢，提高温度至1200度，反应急剧进行。CaO+ SIO2-2CaO* SIO2。硫在AO生产中的行为和脱硫措施 硫的来源 流程中的硫主要来源于矿石，烧结

4、法更多的是由燃料带入，其次是石灰、石灰石、碱粉和生产用水也带入一定量的硫。这些硫在烧结时候都将与碱反应生成NA2SO4进入熟料，而在熟料溶出的时又部分进入铝酸钠溶液。硫对生产的危害 硫耗碱粉使碱耗增加。2向上教学熟料烧结（一）熟料中的S升高对大窑操作带来困难,硫酸钠的熔点低，只有884度，并且能与碳酸钠等生成熔点更低的化合物，使炉料在进入烧成带之前出现液相，硫酸钠熔体的黏度大，容易使炉料粘挂在窑壁上，结成厚的副窑皮和结圈，因为硫酸钠熔体与高温阶段出现的液相物质和作用是大不相同的。母液中NS的升高对蒸发作业带来困难。排硫方法是生料掺煤（P79、97）。它的优点和作用是，可以少配氧化钠从而节约碱，

5、掺煤后烧制的熟料在正常情况下硫的负2价大于0.32%，是黑心大多孔，性脆，可磨性好，由于性能好，不易产生过磨现象，溶出后赤泥为黑绿色，细度均匀适中，从而提高了沉降槽的产能。 生料掺煤还原效果的限制，在熟料窑中NS在分解带就基本上全部还原成了负2价硫，当炉料进入烧成带，冷却带和冷却机后，处于强氧化性气份中，故有一部分又重新被氧化成NS。根据测定，进入烧成带时，NAS+FES=0.72%，冷却后的熟料中只有0.33%，减少了50%以上。3向上教学熟料烧结（一）四、生料在熟料窑中的变化生料的烧结过程是在熟料窑中进行的，它有一定的斜度和转速，从窑的冷端向它的热端移动，并在高温下经过烘干，预热分解、烧结

6、、冷却几个阶段才变成炉料。烘干带 在该带主要是脱除料浆的附着水，80度左右的料浆喷入窑内后经过喷枪雾化并降落下来与返回窑灰混合的过程中蒸发大量水分，结成料团向窑头移动。窑内各带产生的窑灰随同窑气进入烘干带后，一部分与喷入的料浆相撞失去动能进入料团，但由于大量水分在此蒸发，窑气流速很大，加上料浆雾化，所以大部分灰尘在这里随同窑气出窑。为了强化烘干过程，就必须降低料浆水分，改进料浆雾化程度，提高窑灰循环量，这样才能增加烘干带的烘干能力。预热分解带 又分为2段、预热段 炉料温度120600度，分解段 6001000度，发生各种含水矿物脱除结晶水的反应，还发生各种碳酸盐以及高岭石的分解过程，同时发生铝

7、酸钠和铁酸钠的生成反应也剧烈发生。生料掺煤的时候，炉料中S+6 基本上被还原为负2价的，还原率达到93以上。烧结带 是火焰所占据的一带，炉料由1000度左右被加热到12001300度，称为烧结。主要反应是石灰分解铝硅酸钠以及原硅酸钙的生成反应。此带烧结温度高，为氧化性气氛，炉料中的负2价S又被部分氧化成S+6 （SO4-2）。严重影响了脱硫的效果。4向上教学熟料烧结（一）冷却带 从火焰后部到窑头的一带。高温熟料在冷却带由二次空气和窑头漏风冷却，逐步冷却到1000以下下落到冷却机。五、熟料窑结构示意图：5向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 烧结温度范围和液相量控制的意义 液相量的出现和控制在一定

8、的烧结温度下，液相量很少，在该温度时只能使炉料体现有少许收缩，但尚不能把粉状炉料粘结成颗粒状（叫黄料）。提高一定温度，出现液相量较少，在凝结时，虽能把粉状炉料粘结成颗粒状，但熟料孔隙度大，机械强度小，叫近烧结料。又提高一定的温度，液相量达到一定的适当量时，才能出现颗粒度均匀，孔隙度大并有一定机械强度的熟料，叫正烧结料。又提高一定的温度，液相量较多时，产生的是致密而少孔的，机械强度很大的熟料，叫过烧结料。当液相量过多时，就产生坚硬无孔的，所谓熔融熟料。生产上把产生以上近烧结熟料，正烧结熟料、过烧结熟料所对应的温度，称为近烧结温度、正烧结温度、过烧结温度。而炉料从近烧结温度到过烧结温度所经过的温度

9、区间，叫烧结温度范围。一般来说，在炉料正常配方的情况下，近烧结时液相量为510%，正烧结时液相量为1520%，过烧结时液相量为大于20%以上。6向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 影响熟料质量的因素 熟料质量10项标准：熟料中AO的含量 3435.5%铝硅比3.2+0.1 （0.1）F大于4.0%S-2 含量 0.320.06% 硫还原率应小于18%熟料必须正烧结，外观为灰黑色，砸开可见黑心多空，严防止跑黄料。容积密度 1.21.35温度小于350标溶A 96%，N 97%。颗粒 小于80MM影响因素：生料成分及配比 （生料铝硅比对熟料的影响是？） 生料中铝硅比增大时，相应的铁含量减少，导致烧

10、结温度升高，（生产上称料子吃火），在一定的生产条件下，易出现跑黄料的现象，反之，当铝硅比降低，炉料虽然容易烧结，但烧结温度范围缩小，熟料窑不好操作控制，还会造成烧结带结圈，下料口堵塞（大蛋）。铁铝比的影响？ 7向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 炉料中的F是烧结熟料时的主要矿化剂，起着降低烧结温度和和熟料熔融温度的作用，生料烧结温度随着铁铝比的提高而下降，但铁铝比偏高，会使烧结温度范围变的狭窄。碱比的影响？ 碱比低了，有一部分氧化铝不能生产铝酸钠，熟料硬度大，溶出的时候难磨，使氧化铝和氧化钠，造成溶出率下降，还会严重影响熟料的烧结温度范围。碱比高了，熟料中除了生成铝酸钠和铁酸钠外，还有剩余的氧

11、化钠产生NA2O*CAO*SIO2为主的三元化合物，以及少量的NA2O*NCAO*NFE2O3，造成氧化铝和氧化钠的损失，并使烧结过程复杂化。钙比的影响？ 钙比低了，有部分二氧化硅将与氧化铝和氧化钠反应，生成NA2O*AI2O3*2SIO2，造成氧化铝和氧化钠的损失，钙比高了，熟料中有大量的游离的氧化钙存在，使熟料性质变坏，溶液与废渣难以分离。烧结温度 前已经叙述，液相量控制的意义。煤粉质量 灰份中的成分和硫全部进入熟料中，对熟料质量有较大的影响，即改变其中的成分。物料在烧成带的停留时间 是由熟料窑的转速来决定的，停留时间短，主要会造成熟料的生烧，停留时间长，会造成产能降低，也可能造成过烧现象

12、。8向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 熟料窑系统 熟料窑的特点 熟料窑是重型非标准机械设备，它的重量大，本体重1000吨以上，结构复杂，具有密封装置、支撑装置、传动装置、热交换装置等大型部件。基建投资大，并配套装置多，占地面积大，操作技术要求高。熟料窑的构造（工艺示意简图）9向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 熟料窑的系统（各系统工艺过程）：10向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 11向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 12向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 13向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 熟料生产工艺流程图：14向上教学熟料烧结（二）之熟料窑系统 几个概念： 烘窑 烘窑的目的是什么

13、？ 耐火砖砌好后，在点火开窑前必须烘窑，使胶泥和耐火砖的水分缓慢的蒸发出来，以加强耐火砖和胶泥之间的结合，同时可避免耐火砖温度急剧上升和水分剧烈蒸发而引起耐火砖表面爆裂，也防止机械设备（领圈）因温度急剧升高而涨裂。挂窑皮 窑皮是物料煅烧后粘附在烧成带耐火砖表面形成的保护层（过烧熟料层）。它可以防止高温区物料对耐火砖的化学侵蚀和机械磨损，从而可以延长耐火砖的使用寿命，提高回转窑的运转周期，同时可以增强传热效率，稳定窑的热工制度，减少散热损失，所以挂好和维护好窑皮是保证优质高产的前提，而挂好第一层高温窑皮尤为重要。窑皮形成的机理： ；炉料在回转窑中由窑尾向窑头移动，当进入到分解带前沿时，在一定温度

14、下开始出现液相，随着温度升高液相量也相应增加，当增加到一定数量时，炉料有黏结性，物料和耐火砖接触时，由于耐火砖向外散热，液相和部分炉料就黏结在耐火砖表面而形成第一层窑皮，由于炉料推进，同时形成第二层窑皮，第二层窑皮黏结后，第一层窑皮因为温度下降而凝固，这个过程继续下去窑皮愈厚，当厚到一定程度时，由于窑皮的热负荷增加，窑皮表面温度升高，液相黏度逐渐减小，由于向外冷却困难，液相过热，粘性不足，此时窑皮就会停止生成。结圈 炉料烧结过程中，由于液相的出现和凝结，在烧结带前后两端形成了致密而高于窑皮的结圈称前结圈和后结圈。15向上教学熟料烧结（三） 烘窑 烘窑的目的是什么？ 耐火砖砌好后，在点火开窑前必

15、须烘窑，使胶泥和耐火砖的水分缓慢的蒸发出来，以加强耐火砖和胶泥之间的结合，同时可避免耐火砖温度急剧上升和水分剧烈蒸发而引起耐火砖表面爆裂，也防止机械设备（领圈）因温度急剧升高而涨裂。二、挂窑皮 窑皮是物料煅烧后粘附在烧成带耐火砖表面形成的保护层（过烧熟料层）。它可以防止高温区物料对耐火砖的化学侵蚀和机械磨损，从而可以延长耐火砖的使用寿命，提高回转窑的运转周期，同时可以增强传热效率，稳定窑的热工制度，减少散热损失，所以挂好和维护好窑皮是保证优质高产的前提，而挂好第一层高温窑皮尤为重要。窑皮形成的机理： ；炉料在回转窑中由窑尾向窑头移动，当进入到分解带前沿时，在一定温度下开始出现液相，随着温度升高

16、液相量也相应增加，当增加到一定数量时，炉料有黏结性，物料和耐火砖接触时，由于耐火砖向外散热，液相和部分炉料就黏结在耐火砖表面而形成第一层窑皮，由于炉料推进，同时形成第二层窑皮，第二层窑皮黏结后，第一层窑皮因为温度下降而凝固，这个过程继续下去窑皮愈厚，当厚到一定程度时，由于窑皮的热负荷增加，窑皮表面温度升高，液相黏度逐渐减小，由于向外冷却困难，液相过热，粘性不足，此时窑皮就会停止生成。16向上教学熟料烧结（三） 三、熟料窑技术操作术语和方法打慢车 当烧成带温度下降，增加煤量仍不能提高温度时，应及时提高窑速，以增加物料在窑内的停留时间，打慢车不超过10分钟，能提高温度可以不减料，如仍不能提高温度，

17、可适当减料或减慢提温，打慢车或减料时，火焰伸长，应适当减少排风，以稳定火焰。掩窑 如慢车时间过长，仍不能提高温度或者大料涌现时，应采用停车提温即掩窑。在掩窑时应当注意几点：掩窑时首先停电收尘和窑灰螺旋。 减少燃料量为正常的2/3左右，保持完全燃烧。在掩窑的同时，应立即减少排风，以稳定火点，防止发生事故。 掩窑时尾温不得超过450度，排风机温度不得超过300度，不准停止喷料，可根据尾温保留12支喷枪喷料或者喷水。一次风和二次风的作用 一次风:由窑头鼓风机通过喷煤管所鼓入的空气，叫前风，又叫一次风。二次风：在排风机的作用下，由冷却机吸入的吸收了出窑熟料的热而进入窑内的热空气是后风，又叫二次风。二者

18、的作用：一次风直接与燃料混合，起着助燃和推进煤粉的作用，一次风量大，燃烧过程强烈，火焰比较粗壮有力。增加二次风减少一次风，燃烧速度减慢，火焰拉长，有此可见，调节二者的数量，可以改变火焰的形状和位置。二次风可以冷却熟料，回收它所带走的热量，因此，应该努力增大它所占的比例，一次风则应该在保证燃料与空气充分混合的前提下尽量减少它的量。提高一、二次风的温度，有利于燃烧，并且可以缩短火焰，节约燃料。为了保持短火焰操作，控制一次风占总风量的1025%比较合适。 17向上教学熟料烧结（三） 泥浆圈和窑尾结料 泥浆圈 即在窑尾烘干带所形成的炉料的泥浆，由于窑的转动所形成的圈。原因主要是料浆水分大于43%喷枪位

19、置不正或者分布不合理，料浆喷射降落集中或喷在窑壁上，喷枪位置偏下，炉料在空间悬浮停留时间短，喷出炉料雾化不良，喷枪头磨坏漏料或者压帽脱落，窑内后结圈严重，通风不良，窑尾温度低，烘干不好，水分大。旋风收尘器堵塞或者窑灰系统有问题缺窑灰，又未能及时减料，炉料成分变化大，料子不吃火，用燃料量小等，都将导致泥浆圈的生成。危害是：泥浆圈高时，影响窑灰输送，并使烘干带窑体温度和窑尾温度过低，而窑尾负压升高，严重时窑尾密封处倒出粉料。 窑尾结料 ：当出现料浆水分大，拉风大，料雾没有烘干而粘结在窑尾罩，窑灰下料管、窑尾簸萁以及喷枪托架上。其次是喷枪靠外或存在问题，造成窑尾结料，影响通风，使窑尾温度下降，严重的

20、时候影响喷枪的正确位置，使结料更加加速。目前处理方法只能是靠大短时间停窑人工清理。红窑 红窑一般是烧成带被高温烧红，或者由于小面积掉砖而红窑，不能正常运转的一种现象。处理：烧成带红窑，不能坚持运转应立即停火，并继续转窑，将料转出。为迅速降低红处筒体温度可不停排风机，待直观不红后再停排风机。掉砖红窑，如大牙轮前掉砖，应立即停火，并继续转窑，将料转出后停窑，如过后部掉砖，并小于1平方米，可采取短火焰操作，降低该处温度维持现状，如果继续掉砖，面积扩大，应联系停窑修补。 18向上教学熟料烧结（三） 结圈 炉料烧结过程中，由于液相的出现和凝结，在烧结带前后两端形成了致密而高于窑皮的结圈称前结圈和后结圈。

21、（P110）结圈对熟料窑的生产影响很大，一般它高于正常窑皮的12倍，非正常状态下，甚至高出窑皮34倍。它既影响熟料窑的稳定操作及技术经济指标，又影响熟料窑的长期安全运转。后果：它使窑内通风面积减小，导致通风不良；破坏窑的热工制度，严重时无法操作；威胁安全生产，例如造成电收尘爆炸事故，等。解决的方法 ；烧除。前结圈的烧除方法：当前结圈超过500MM高度，已经影响正常生产时，应减小排风和拉回风管，压缩火焰，提高结圈温度，烘考软化，然后提高温度，使粘料在结圈上滚动，要防止滑动更不要烧流，以免结圈前沿和堵塞下料口。 高温区必须控制在前结圈上，如高温区扩展到窑皮中心时，应适当降低温度放料，然后再局部提温，这样往返处理，直到前结圈烧矮为止。 处理的过程中，要对窑皮厚薄心中有数，圈内禁止烧流，特别是在窑皮薄的时候，更要注意和小心。后结圈出现的表象： 窑内通风不良，窑尾负压升高，燃料燃烧不完全。窑灰量增大且窑灰粗。废气温度和窑身温度过低，来料不匀，火焰短，窑前温度高，烘干带样品水分大。窑负荷大，电流高。19向上教学