配煤是立窑水泥厂持有的工艺环节,它包括磨头配煤和生料中的二次配煤。配煤在立窑生产中具有配热和配料的双重意义。以热工角度上说,为了保证生料烧成熟料,就必须在生料中配有足够数量的然料。这时配煤就是配热量。以配料角度上讲,由于燃料是全部预先混合在生料中,所以在煅烧过程中,燃料的灰分几乎全部参加了反应,变成熟料组成。灰分量的变化在一定程度上左右着熟料的化学成分和矿物组成,影响着熟料质量。当使用高灰分的劣质煤时,灰分作为配料组分说起的影响将更为突出。因此配煤实际上还是具有配料的意义。
为了保证生料在立窑煅烧过程中能均匀地获得所需要的热量,同时使烧成的熟料在微观上达到化学组成的均齐一致,就必须使生料中燃料加入量在数量上有足够的准确性,在分布上充分的均匀性。
用十分之一的天平准确称取湿料球100g(预先压成粉状),倒入盘内,放于105~110℃的恒温控制的烘箱内,烘1小时取出冷却室温称重。
料球水分的百分含量:水分=(G-G1)×100%式中:G-烘干前的样重(克),G1-烘干后的样重(克)。
配煤时立窑煅烧和熟料质量的主要表现为生料的热含量和熟料的波动上,优质燃料的煤灰含量低和发热量高,所以它的配比误差主要影响生料的热含量,而劣质燃料误差不仅影响热含量,而且严重影响熟料成分的波动。
配煤量连续频繁的波动导致立窑热工制度紊乱,入窑生料配煤不足,必然使煅烧温度降低。引起生烧、欠烧、出现大量黄球黄粉,使熟料的烧成率和质量降低。配煤连过大时,若窑内空气不好,会使窑处在还原气氛中操作。如窑内通风良好,空气充足,过多的煤又会使窑温过高而“烧流”,窑内出现结大块和炼边等现象。大块的出现有必然影响通风,这时过多的煤将因空气不足而产生燃烧。形成强烈的还原气氛。因此配煤过多不但浪费了煤,还因高价铁被还原为低价铁时分解出f-CaO而降低熟料质量。通常配煤量大的立窑不但热耗高,热损失大,而且产量低,熟料质量不理想。
由于配煤不准,造成煤灰掺入量的波动给塑料质量带来严重影响。尤其在使用灰分较高的劣质燃料时,这时单位煤量的波动所引起的煤灰掺入量变化大,对熟料成分的影响更为显著。反之,熟料成分的较大波动也将明显地影响立窑的热恩工制度。如KH和n降低能使烧结温度降低,同样能引起结块、粘边、粉化、呲火等弊病。这些煅烧上的问题和熟料成分上的f=大幅度波动,都会使熟料的质量和产量受到影响。
硅酸盐熟料的化学成分,主要是:CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物组成,其总含量一般在95%以上,还有少量的MgO、SO3、MnO、NaO、KO、P2O5等氧化物,及未经化合的f-CaO和f-SiO2。
CaO是熟料中最主要成分,一般在不增加熟料f-CaO的前提下加CaO能提高水泥强度,加速它的硬化过程,但熟料中的CaO必须控制在能满足和其它酸性氧化物一起化合生成其它化合物,使氧化钙不呈游离状态的适应范围。
SiO2是熟料主要成份之一,SiO2与CaO作用生成硅酸盐、水泥熟料的主要矿物硅酸钙。SiO2太低则硅酸盐矿物太少,强度不高;SiO2量过高则水泥凝结时间和早期强度变慢,SiO2的多少不仅影响水泥的性能,同时还会影响煅烧的正常进行。
Al2O3它与主要成份CaO和Fe2O3生成熟料的主要熔剂矿物和铁铝酸盐矿物,Al2O3量增加,水泥凝结和硬化速度变快,但后期水化时放热较大,放热速度也快。Al2O3量过高,液相粘度大,不利熟料煅烧。
Fe2O3它与CaO和Al2O3形成铁铝酸盐,增加熟料中的Fe2O3,能降低液相粘度和液相出现的温度。Al2O3和Fe2O3是熟料煅烧过程中生成液相的主要矿物。
氧化镁,熟料中含有少量的氧化镁能起到降低液相温度和粘度的作用,从而有利C3S的生成。同时熟料中氧化镁经高温煅烧后,一部分熔于C3S中,形成A矿固熔体,有利于熟料强度的提高。但大部分氧化镁处于游离状态,以方镁石晶体存在时,这种晶体水化速度极慢,水化后生成的氢氧化镁,能在水泥硬化后在混凝土中发生体积膨胀,而致使水泥制体破裂。因此,国家标准规定水泥中氧化镁含量不得超过5%。
劣质煤是一种灰分高,发热量低的燃料,其灰分高达30%以上,发热量一般均在4000大卡/公斤以下。因此用劣质煤作燃料就不同于优质无烟煤和焦碳末,常会碰到一些情况:火层薄、窑温偏低、燃烧速度慢,物料烧结困难,容易出现塌边、塌窑的现象;窑内易产生局部低温熔融,还原气氛重,影响窑内热工制度和稳定,而且出现熟料的局部粉化。
用劣质煤作为原、燃料烧制水泥,在技术上存在的主要困难是:劣质煤的可燃物质少,发热量低,灰分高。煤在窑内燃烧时上火速度慢,热力不集中,造成窑内温度偏低;大量煤灰引入熟料KH值大幅度下降,同时煤灰分布均匀性差,造成熟料成分的不均匀性,局部粉化严重。针对这些特点,采用劣质煤在立窑煅烧水泥熟料的重要措施是把煤全部入磨,制成全黑生料,使劣质煤在水泥中既作为燃料又是原料。煤全部入磨,其煤灰代替部分粘土,其碳粒经粉磨后较细,在生料中分布均匀,与空气接触面积大,因此燃烧速度快,弥补了因灰分高含碳少造成窑内燃烧上火慢的缺陷,也解决了低质煤中大量煤矸石容易炸裂的问题。煤粉细、燃烧速度快、热力集中,烧成带向上移,料球内部的细煤粒易于燃烧完全,其化学反应所产生的CO穿透到料球外部,增大了料球内部空隙,使窑内通风得到进一步改善,并有助于熟料快烧急冷,C3S不易分解,C2S也难发生晶型转变。同时黑生料、煤已经作为原料中部分的组分,煤灰在料球中分布均匀,熟料微观均匀性好,就可以克服煤灰分高,造成熟料局部粉化的缺陷。
为了适应劣质煤中灰分的特点,完全可采用高KH、低n配料方案。并采用复合矿化剂,保证正常温度煅烧是完全能烧出高质量熟料的。适当提高KH、C2S量增加,强度就高,但需要较高的温度,有人担心劣质煤在窑内煅烧,会使窑温偏低。事实上,只要配入的煤能满足熟料消耗的需要,加上全黑生料能克服劣质煤上火慢的缺陷,用劣质煤在窑内煅烧也是能达到很高的温度。
利用劣质煤烧好熟料,需要提高管理和操作技术水平,主要是抓好原、燃料的预均化,特别是生料均化,加强立窑通风,提高成球质量,降低热耗等几个关键问题。提高生料均匀性,加强立窑通风、大风大料、风料平恒,采取相应的工艺措施,克服其工艺上的缺陷,是完全能烧出好的熟料。
减少料顶上部与拱顶空隙,增大阻力,使窑车的村转减少,从而减少吸热,降低温差,加快上下冷热空气的交换速度.
缓凝
生料分散度,实际是生料的比表面积,它包括生料的平均细度和细度的均齐性,提高生料的分散度即是提高生料的比表面积。
生料成分相同,不同的生料细度,对生料易烧性有着重要的影响。熟料的矿物性城市生料各氧化物以固相或固相与液相之间的形式进行反应的,因此生料颗粒结构大小,直接影响熟料形成过程中的化合反应。生料磨得越细,比表面积越大,各矿物的微粒接触越充分;同时,微粒表面的晶体缺陷也越多,其扩散能力越大。用较小的热能就可以使微粒表面活化,因而能加速固相反应,有利于熟料矿物的形成,C2S吸收f-CaO生成C3S的反应也能进行得较充分,从而降低熟料中f-CaO的含量,提高熟料质量。合理地控制生料细度包括两个方面:一是使生料细度的平均细度控制在一定的范围内;二是要尽可能避免粗颗粒,提高生料均齐程度,将颗粒控制在最低限度。