煅烧条件对水泥回转窑物料低熔物质含量的影响
发布日期： 2016-05-05 00:00:00 阅读量（569） 作者：一些水泥回转窑频繁出现“结蛋”、“飞砂”、“雪人”、结圈等故障，不仅干扰窑的运行，也影响耐火材料的寿命。为此，需要了解这些故障出现的机理，破坏这些故障的形成条件，维护正常的生产秩序，以实现高产、优质、低消耗和长期安全运转的目标。
1．煅烧气氛对低熔氧化物液相的影响
水泥回转窑出现结皮、“结蛋”、“飞砂”、“雪人”、结圈等故障，不仅和原料成分、生料配比及燃料质量有关，也和窑的操作条件有关。其中，包括燃烧情况和还原气氛的强弱。在还原气氛下，将发生下述反应。
根据CaO-FeO相图，CaO和FeO将形成有限固溶体。由此，当还原气氛不重、窑料的FeO含量较低时，FeO将取代CaO，进入熟料矿物f-CaO、C2S、C3S、C3A和剩余C4AF的晶格。根据式(14-4)和式)14-5)，还原气氛下部分Fe2O3将转化成为FeO，致使C4AF含量减少C4A含量增多，同时放出CaO。因此，还原气氛会增加CaO和FeO的含量，消耗更多的C2S，形成更多C3S，从而增加烧成负荷。
随着FeO含量的增加，f-CaO等含CaO矿物中固溶的FeO增多。对比CaO-Fe2O3-SiO2和CaO-FeO-SiO2相图(图14-11)可知，这一变化将可能引起水泥熟料中C3S的分解，并降低熟料液相温度。
由图14-11(a)可知，氧化性气氛下，Fe的存在形式为C2F，熟料矿物位于C3S、C2S和C2F组成的三角形内。由CaO-FeO-SiO2相图可知，该三角形对应的不变点为1402℃。
强还原性气氛下，Fe2O3将完全转化成为FeO。由图14-11(b)可知，Fe的存在形式为含FeO的CaOss或FeOss(郁氏体)。图14-11(b)中，C3S –C2S-CaOss三角形的面积几乎缩小为零。因此，随CaOss中固溶的FeO增多，C3S将变得不稳定。不稳定的C3S将分解为C2S和CaO，使熟料中f-CaO的含量增多，并将CaOss中固溶的FeO稀释。如果f-CaOss中的FeO的含量降低到了可以和C3S平衡浓度，C3S就不再分解。
弱还原性气氛下，Fe2O3只部分转化成为FeO。根据CaO-FeO-Fe2O3相图，CaO和C2F的始熔温度可降低至1150℃以下，较CaO-Fe2O3-SiO2的不变点降低了50℃以上。
由此可见，还原气氛的不利影响在于：致使烧成变得困难，并产生低熔点的液相。此外，还原气氛还会增加窑料中硫碱的挥发，促进结皮、“结蛋”、“飞砂”、“雪人”和结圈等故障。
2．煅烧气氛对碱硫挥发的影响
水泥烧成中，生料带人钾，燃料带入硫。因此，高温下窑内将发生以下各化学反应。
由式(14-6)可知，还原气氛下，氧气分压将会降低；氧气分压降低，将致使SO3分解，气相中SO3分压降低。由式(14-7)和式(14-8)可知，若气相中SO3分压降低，硫酸盐矿物分解，放出SO3气体，以维持化学平衡。从而，还原气氛将促进硫碱挥发。图14-12显示了式(14-7)和式(14 8)中AO3平衡分压与温度的关系[式(14 6)～式(14-8)中“g”、“s”、“l”代表气态、固态、液态]。
注意，图14 12的纵坐标是对数坐标。由图14-12可知，随温度增高，CaSO4、K2SO4的SO3平衡分压增高，即硫酸盐矿物容易分解；随温度降低，CaSO4、K2SO4的SO3平衡分压降低，即气相中的硫、碱组分可以凝聚成为硫酸盐。因此，在还原气氛下，硫碱易于在烧成带挥发，又能在分解带凝聚，不断循环富集，增加了发生结皮、 “结蛋”、 “飞砂”、“雪人”和结圈的可能性。
3．挥发性组分的循环富集
新型干法水泥生产线中，入窑生料的碳酸钙的分解率设定在90％左右．即窑尾特意
留存一部分CaCO3作为冷却剂。每当窑尾系统的风煤料的比值变化，只影响碳酸钙的分解率，但不影响窑尾温度。这样，可在一定程度上避免在窑尾发生结皮，却使回转窑的烧成受到干扰。
如果入窑料碳酸钙分解率低，窑内分解带就长。随硫碱的循环富集．窑内物料中就含有大量的挥发性组分。如果入窑料碳酸钙分解率突然增高．窑内的分解带长度就会快速地变短，窑内很够存留的挥发性组分总量就会相应减少。这样，原来分解带中的物料在烧成带挥发出的大量硫碱只能集中凝聚在很短的分解带内，就容易“结蛋”或形成硫碱圈。
为避免结皮、“结蛋”、“飞砂”、“雪人”、结圈等故障，很多企业采用改善煅烧、稳定热工制度和薄料快转的操作方法都取得了一定效果。因为改善燃烧可以减少还原气氛，降低FeO等低熔点物质的含量，减缓硫碱的挥发。稳定热工制度有利于避免窑内各带位置的变动，防止硫碱的集中挥发。薄料快转则减少了窑内留存的总物料量．因而降低了因硫碱大量挥发而导致故障的可能性。以上这些都是取得成效的原因。
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