銅陵海螺飛砂料的診斷

李群峰，陳蕾，曹正，許剛

銅陵海螺飛砂料的診斷

李群峰11，陳蕾22，曹正22，許剛22

銅陵海螺12 000t/d生產(chǎn)線窯頭飛砂料狀況較為嚴(yán)重，本文從入窯生料和熟料的成分性質(zhì)、熟料巖相等方面進(jìn)行分析，梳理出在生產(chǎn)操作、生料細(xì)度、熟料率值和礦物組成等方面產(chǎn)生飛砂料的具體原因，并對如何治理提供診斷意見。

熟料；飛砂料；溫度；巖相

1 飛砂料產(chǎn)生的原因

正常熟料顆粒是在液相作用下形成的，要結(jié)好粒必須有足夠的液相量，并要求顆粒與液相分布均勻，且形成較高的表面張力、較低的液相粘度、適宜的結(jié)粒時間和溫度等。飛砂料一般為1mm以下的細(xì)小熟料，易隨氣流飛揚(yáng)，彌漫在整個空間里，影響窯內(nèi)傳熱、看火和生產(chǎn)操作，嚴(yán)重時還會影響水泥熟料的質(zhì)量。研究飛砂料的成因是治理和控制飛砂料的主要手段。飛砂料的產(chǎn)生是物料性質(zhì)和操作工況共同作用的結(jié)果，經(jīng)分析研究，飛砂料的形成主要有如下幾個方面的成因：

（1）由于熟料中SiO2的含量較高而Al2O3和Fe2O3的含量較低所致。對于高硅低鋁鐵的熟料，其液相量形成相對較少且出現(xiàn)緩慢，導(dǎo)致熟料不易結(jié)粒而產(chǎn)生飛砂料。

（2）由于窯頭火焰太長，無法滿足熟料燒成需要的高溫，導(dǎo)致物料難以充分結(jié)粒，待物料進(jìn)入冷卻帶后，未結(jié)粒的細(xì)小物料隨冷卻風(fēng)到處飛揚(yáng)。

（3）窯內(nèi)燒成帶熟料液相的表面張力不足以形成粘結(jié)物料，使得熟料不能正常結(jié)粒而產(chǎn)生飛砂料。

基于上述飛砂料產(chǎn)生的幾種原因，現(xiàn)結(jié)合海螺銅陵萬噸線生料、熟料的化學(xué)成分以及熟料巖相結(jié)構(gòu)等具體情況，分析研究如下。

2 系統(tǒng)情況及飛砂料現(xiàn)象

2.1 燒成系統(tǒng)配置

銅陵海螺萬噸線窯尾預(yù)分解系統(tǒng)采用五級雙列預(yù)熱器及預(yù)分解爐系統(tǒng)；三支撐回轉(zhuǎn)窯采用雙傳動驅(qū)動；熟料冷卻機(jī)采用帶輥式破碎機(jī)三段篦床的組合式冷卻機(jī)，具體參數(shù)見表1。

2.2 生產(chǎn)中飛砂料的表現(xiàn)

銅陵海螺12 000t/d生產(chǎn)線窯頭飛砂狀況較為嚴(yán)重，從窯頭罩負(fù)壓趨勢圖中的波動情況不難判斷，篦冷機(jī)熱端每10～20min產(chǎn)生一次飛砂塌料現(xiàn)象。塌料瞬間窯頭火焰昏暗，二次風(fēng)溫急劇下降（1 150℃左右瞬間下降至1 100℃以內(nèi)），冷卻機(jī)前四臺風(fēng)機(jī)電流下降明顯（平均瞬間下降2A），造成窯內(nèi)瞬間通風(fēng)量減少、窯尾CO突升，嚴(yán)重影響了燒成系統(tǒng)的操作和控制。此外，飛砂料的存在也影響了窯前的工作環(huán)境，增加了人工清掃的工作量。同時，飛砂料還對水泥熟料的3d抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響，其3d抗壓強(qiáng)度低于正常生產(chǎn)水泥熟料2～3MPa。

表1 燒成系統(tǒng)工藝配置

表2、表3分別為銅陵海螺萬噸線上半年的入窯生料、熟料的化學(xué)組成情況。

3 問題診斷

3.1 飛砂料產(chǎn)生的原因

飛砂料產(chǎn)生是預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，一定程度上影響著生產(chǎn)。基于上述的生料和熟料的化學(xué)成分及巖相分析，我廠產(chǎn)生飛砂料的主要原因如下：

（1）中控畫面顯示，在生產(chǎn)中存在超產(chǎn)現(xiàn)象，窯產(chǎn)量有時會達(dá)到550t/h。根據(jù)我廠的燒成系統(tǒng)配置（如表1），由于冷卻系統(tǒng)難以提供足夠風(fēng)量對熟料進(jìn)行冷卻，冷卻緩慢導(dǎo)致β型硅酸二鈣向γ型轉(zhuǎn)變，硅酸二鈣發(fā)育不良（如圖1），體積膨脹10%導(dǎo)致熟料粉化而產(chǎn)生飛砂料現(xiàn)象。

（2）對不同粒級的生料進(jìn)行分析，＞45μm生料中的酸不溶物含量為4.58%（正常約3.5%），不難看出生料中結(jié)晶型SiO2較多。在熟料中結(jié)晶型SiO2較難于和熱生料分解的CaO化合，導(dǎo)致生料易燒性差，液相量相對較少，熟料難于結(jié)粒而產(chǎn)生飛砂料，從熟料升重（見表3）也可印證飛砂料的存在。同時，根據(jù)表2中的成分?jǐn)?shù)據(jù)，在生料中結(jié)晶硅較高的情況下，生料細(xì)度偏粗，也造成生料的易燒性較差，燒成范圍窄，煅燒不容易控制，從而產(chǎn)生飛砂料。

（3）表3中的熟料率值表明，鋁氧率較低，在熟料中Al2O3有利于提高液相粘度和表面張力，Al2O3的存在可以使熟料具有較好的結(jié)粒度。由于表面張力較小，熟料不易結(jié)粒，且礦物發(fā)育不良，從熟料巖相分析（圖1）看到，硅酸三鈣礦物邊界呈熔蝕現(xiàn)象，硅酸二鈣礦物發(fā)育不良，呈腦狀、樹枝狀、手指狀存在。

（4）從熟料礦物成分（如表3）可以看出，由于石灰飽和系數(shù)導(dǎo)致硅酸三鈣較高，理論上需要較高的煅燒溫度才能降低熟料中的fCaO，在正常煅燒溫度條件下，熟料中液相量相對不足，液相張力不足以浸潤成粒，導(dǎo)致飛砂料的產(chǎn)生。

表2 入窯生料的化學(xué)成分、細(xì)度（%）及率值

表3 出窯熟料的化學(xué)成分及質(zhì)量參數(shù)

圖1 熟料巖相照片（1 075×）

3.2 避免飛砂料的措施

針對現(xiàn)場存在的現(xiàn)象和飛砂料測試分析結(jié)果，避免飛砂料的具體措施如下：

（1）在生產(chǎn)中穩(wěn)定料流、料量，同時強(qiáng)化窯內(nèi)通風(fēng)條件，避免窯內(nèi)存在還原氣氛。盡量提高入窯物料分解率，改善篦冷機(jī)的操作，盡可能提高二次、三次風(fēng)溫，改善噴煤管火焰形狀，延長物料在窯內(nèi)過渡帶和熔體燒成帶的停留時間，在最高溫度燒成帶保持合適的燒成溫度和停留時間。

（2）針對生料中存在較高結(jié)晶型SiO2的情況，應(yīng)適當(dāng)控制生料細(xì)度以改善生料易燒性，拓展熟料燒結(jié)范圍。同時，適當(dāng)調(diào)節(jié)原料中MgO、R2O（堿）的含量，使原料成分、生料易燒性、熔體表面張力、熔體粘度等均有利于結(jié)粒。

（3）在生料中適當(dāng)提高Al2O3的含量，以提高熟料液相量和液相的表面張力，促使熟料更好地團(tuán)聚結(jié)粒。

（4）控制熟料率值在如下范圍：LSF=92.5±0.5，SM=2.50±0.1，AM= 1.60±0.1，加強(qiáng)進(jìn)廠原燃料質(zhì)量管理，嚴(yán)格控制出磨生料化學(xué)成分、細(xì)度，提高各項控制指標(biāo)合格率，強(qiáng)化生料均化效果。

4 結(jié)語

飛砂料的產(chǎn)生是多因素共同作用的結(jié)果，為了解決飛砂料問題，應(yīng)從預(yù)分解窯生產(chǎn)過程中窯內(nèi)熟料形成的物理、化學(xué)作用來尋找飛砂料形成的機(jī)理，從根本上解決產(chǎn)生的原因。針對銅陵海螺萬噸線產(chǎn)生飛砂料的具體原因，通過采取改善窯內(nèi)通風(fēng)條件和篦冷機(jī)冷卻制度、調(diào)整生料成分、加強(qiáng)生料均化效果等措施后，燒成系統(tǒng)工況趨于穩(wěn)定，水泥熟料強(qiáng)度達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)要求。

[1]王培珺，張志勇，于加濱.我廠解決飛砂料的措施[J].水泥技術(shù)，2005，（1）.

[2]陳友德，李波，肖磊.飛砂料、“雪人”熟料生成原因及危害性和減緩措施（下）[J].水泥技術(shù)，2015，（2）.

[3]韓進(jìn)有.飛砂料成因的中控判斷與操作[J].水泥，2009，（10）.

[4]趙曉東.回轉(zhuǎn)窯飛砂料的形成及處理[J].水泥，2009，（12）.

[5]陳子國，牛克生，牛根群.對飛砂料的初步判斷與處理[J].水泥工程，2012，（2）.

[6]南京化工學(xué)院，等.水泥工藝原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1980：9-14.■

Analysis and Diagnose of the Powdery Clinker in Tongling Conch Cement Plant

LI Qunfeng1,CHEN Lei2,CAO Zheng2,XU Gang2
(1 Anhui Conch Cement Co.,Ltd.,Anhui,Wuhu 241070,China; 2 Sinoma International Engineering Co.,Ltd.(nanjing),Nanjing 211100,China)

The suggestion to adjustand control the quality of cement clinker has been provided in this paper,in order to dealwith the troubleofpowdery clinker during the cementproduction in Tongling Conch 12 000t/d line. Based on the chemical analysis of rawmealand clinker,aswellas the petrographic configuration of clinker,the main reasons of powdery clinker appearance,such as operation,fineness of rawmeal,clinkermodulus,mineral composition and etc.,have been presented.

clinker;powdery clinker;temperature;petrographic

TQ172.622.29

A

1001-6171（2015）06-0021-03

通訊地址：1安徽海螺水泥股份有限公司，安徽蕪湖241070；2中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇南京211100；

2015-10-12；編輯：呂光