黄心熟料的产生原因与消除方法文档格式.docx

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也有人认为是2FeO·

SiO与C2S固溶生成钙铁橄榄石CaFeSiO4所致。

　　从黄心熟料磨片岩相分析发现，它的黑色外壳的岩相结构与正常熟料无区别，而黄心部分A矿结晶不规则，边线不直，棱角圆钝，甚至没有A矿。

B矿颗粒小，表面有包裹物。

从黑色外壳与黄心部分的化学成分看:

　　SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOFeO

　　黑色外壳　20.506.733.8565.11.440.30

　　黄心部分　26.248.333.4359.111.210.51

　　黄心部分的SiO2、Al2O3和FeO均超过黑色外壳的含量，也证明还原气氛是形成黄心熟料的重要原因。

但是，立窑的还原气氛远较回转窑严重，为什么在正常煅烧下可以得到黑绿色葡萄状熟料而没有黄心呢？

这是由于立窑内熟料的冷却速度很慢，熟料又具多孔状，在高压鼓风情况下，灼热的熟料遇热空气作用，O2较易渗透到熟料内部，使FeO重新氧化成Fe2O3，熟料颜色又变成黑色。

所以高温富氧空气是促使熟料由黄变黑的转化条件。

但是熟料必须在1100℃与热空气中的氧起作用，低于900℃时氧化反应速度显著下降。

回转窑熟料在冷却带停留时间短的情况下，难以全部得到氧化，便出现外壳又氧化呈黑色，内部为黄色的黄心熟料。

黑色外壳的厚度取决于氧化程度。

　　熟料冷却速度对颜色的影响，一般认为急冷的熟料颜色不好。

有人指出，在高温下，铁化合物分解成CaO与Fe2O3，冷却太快，再化合不能发生时，熟料就变黄色。

还有人认为，熟料中玻璃体和结晶液相间的相对数量也是影响颜色的一个因数，冷却太快，熟料中仍有少量结晶的C4AF存在时，呈褐色；

慢冷，可能呈深灰色，其深浅度与含铁量有关。

　　综上所述，可以认为，在一定生料成分的情况下，还原焰促使生成铁橄榄石，又得不到再次充分氧化，因而形成具有黑色外壳的黄心熟料。

熟料的冷却速度对颜色也有一定影响。

二、解决黄心熟料的一般方法

　　（一克服还原焰气氛

　　在回转窑内，大致有四种情况可能形成还原焰。

应根据不同情况采取不同措施，克服还原焰气氛。

　　1.空气量不足　正常的火焰，煤粉与一次空气从喷煤嘴喷出，经过一段距离到达发火点，这一段是黑火头，煤粉尚未燃烧，有充分的氧；

发火后，挥发物迅速燃烧，火焰为温差限制性射流，它在行进中要挟裹周围的二次空气，使固定炭进一步燃烧。

这样的火焰，由于总空气量适当，一、二次空气配比合理，所以形状完整，清亮有力，长度适当。

一般一次空气供挥发物燃烧，二次空气则供给固定炭燃烧，每1%挥发物，相应配1%一次空气。

若空气量不足，必然有较长的还原带（见图1存在，二次空气不能及时补充，影响固定炭燃烧。

　（图）　

因为煤粉与气流的相对速度差小，煤粉燃烧后生成的CO2气膜裹在煤粉表面，不容易离开，成为燃烧的阻力，使燃烧速度变慢，火焰过长，发浑无力，物料在高温带要经过还原气氛区、中性气氛区，最后到达氧化气氛区。

在还原区内，Fe2O3被还原成FeO，从Fe2O3与CO的平衡条件来看（图2，容克资料，在高温区中，只要有少量CO存在，就能将Fe2O3还原成FeO。

而且还原区是三个区域中最长的一个。

　　（图2）

　　当物料进入氧化区时，由于此区域温度较低，停留时间较短，不具备将熟料全部氧化成黑色的充分条件，从而出现黄心料。

　　标定一、二次空气量，分析窑尾废气成分，可以判断总风量是否充足，一、二次风配比是否合理。

　　2.煤粉颗粒太粗　煤粉太粗，特别是通不过900孔筛的粗粉，在射程中来不及完全燃烧，未燃尽的煤粉落在物料上，并被不断翻滚着的物料包裹起来，在隔绝空气的情况下燃烧。

灼热的炭与CaCO3起作用:

　　C+CaCO3→CaO+2CO

　　CO+Fe2O3→FeO+CO2

　　空气量不足或煤粉太粗都能造成还原气氛，使熟料形成黄心，但二者是能够区别的。

当窑尾废气分析中存在大量CO，燃烧带空气过剩系数a<

1.05，小颗粒无黄心，只有较大颗粒有黄心时，多半是空气量不足所造成；

当a<

1.1～1.2，空气量已够，但熟料仍有黄心，甚至小的熟料颗粒内部也有米粒大黄点，则是由于煤粉粗造成。

黄心部分SiO2、A12O3含量高，也是煤灰的不均匀掺入引起的。

这就要求压低煤粉细度。

一般生产出口水泥熟料要求煤粉细度基本上通过900孔筛，4900孔筛余为10～12%。

　　3.原煤水分太大　采用雷蒙磨、来歇磨或风扫磨的煤磨系统，磨内热风进窑作一次风，热风中的水蒸汽在高温下与煤粉反应:

　　C+H2O→H2+CO

H2的还原能力特别强。

当原煤水分增加时，热风空气含量相应下降，进一步加剧窑内还原气氛。

所以降低原煤水分也是克服黄心熟料的一项技术措施。

　　4.操作不当　当生料窜入烧成带，火焰被迫缩短，但这是现象，实际上煤粉仍往前运动。

由于生料中放出大量CO2，起着灭火作用，煤粉不能充分燃烧，掉入生料中被包裹起来。

此时，一般操作都用加煤顶火迫烧，关小排风，废气不能及时排出，形成严重的还原焰气氛，就容易出现黄心料。

最好预打小慢车，避免短焰急烧。

加煤要同时加风，风煤同步，以保证完全燃烧。

　　（二减缓熟料冷却速度，提高再氧化程度

　　在1300℃以上，熟料有足够时间与氧接触，FeO可重新转化成Fe2O3；

1100℃以下，氧化速度就很慢了。

广州水泥厂认为，保持约0.3米高的前结圈，对熟料颜色有好处，其原因就在于此。

在出窑口处，加筑挡料圈，增加熟料在冷却带停留时间，也有一定作用。

　　（三适当增加MgO含量

　　我国水泥标准规定熟料中MgO含量<

4.5%，因过多MgO的存在将使水泥体积安定性不良，但是，少量MgO的存在不仅可以降低烧成温度，还能改善熟料颜色。

MgO在熟料中起破坏作用的是成单独结晶的方镁石，至于与C4AF形成固溶体或在玻璃相中的MgO却并不起破坏作用。

而且值得特别指出的是，MgO能够阻止Fe2O3还原成FeO。

　　一些人的研究工作证明，在较高的温度下，随着MgO的增加，Fe2O3分解成FeO的数量显著地减少（见图3。

有人认为，在1300～1400℃加热Fe2O3时，Fe2O3中的氧的分压可以达到空气中氧的分压，此时Fe2O3很活跃，稍有CO存在，就能被还原。

但当有MgO存在时，能降低Fe2O3中氧的分压，Fe2O3不再那么活跃，不易被还原了。

因此，具有一定数量MgO的熟料，对还原气氛的敏感性大为降低。

　　图3　温度、MgO对Fe2O3分解的影响

　　不过增加MgO的含量有可能降低熟料强度，所以在引入MgO时，必须加强质量控制，一般不应超过2%。

柳州水泥厂就是采用增加MgO含量的措施来提高熟料颜色合格率的，该厂控制熟料MgO在1.7%左右。

　　（四其他措施

　　经验证明，提高一、二次空气温度，提高窑尾温度加强预烧，加强原煤管理稳定煤料，统一三班操作、稳定来料等措施，均有利于改善熟料颜色。

三、我们的实践体会

　　我厂有Ф3.5×

145米直筒型回转窑二台，熟料由振动式炉篦子冷却机冷却，设计产量24吨/台时，实际产量最高达29吨/台时，熟料标号稳定在650号左右，但熟料曾一度黄心严重，影响出口水泥生产任务的完成。

　　（一通过热工测定分析原因

　　为了找出产生黄心料的原因，我们对一号窑进行了全窑热工测定。

测定数据见表1。

　　从热工数据分析，突出的问题是总风量不足，一次风比例过高（达37%，燃烧不完全，产生还原气氛。

煤粉细度粗（个别达40%，熟料还有0.49%的烧失量，主要是燃烧不完全的焦炭粒子。

这就加剧了熟料的还原程度。

熟料中FeO高达1.0%以上便是有力证据。

其次是冷却带太短，约3米。

据计算，熟料在该带仅停留5分钟左右。

二次空气温度低到260℃，这些都不利于熟料再度氧化。

第三，煤管口径偏大，喷煤管位置偏外偏低，火焰受二次空气干扰发旋发散。

第四，窑内热工制度不够稳定，来料不匀，多半采用短焰急火迫烧，熟料易起大块。

　　（二基本措施

　　针对以上存在的问题，要改进熟料颜色必须首先解决还原气氛问题，即增加空气量，减小煤粉细度，同时延长冷却带，提高二次空气温度，以增加熟料的再氧化程度，加强工艺管理，稳定煤料成分，改进喷煤管，加强三班操作。

　　具体措施是:

　　1.改进冷却机，将冷却机挡风板上下都往后移3.6米，以增加入窑风量。

提高二次空气温度，大烟帽加闸板，减少大烟帽逸出风量，强迫空气入窑。

在鼓风机风道突然扩大处，焊一块钢板，以消除涡流，减小阻力损失，为增加风量创造条件。

　　2.在出窑口处增加挡料圈200毫米，减缓熟料冷却速度，将窑口圈结在5～6米处，既延长了冷却带，又减少了二次空气对一次空气的干扰，还可以增加料面对火焰的辐射，缩短黑火头，这些都有助于熟料再氧化。

　　3.改进喷煤管尺寸及位置，将原喷嘴口径改小，其改进规格如表2。

在基本保持喷煤嘴原有扩张角度不变的条件下，缩小喷嘴口径，增加平头长度，以延长火焰的高温部分，防止高温段集中，保持火焰形状完整，降低二次空气对火焰的涡旋作用。

将入窑喷煤嘴风管法兰接口的下部加垫圈，抬高煤粉管，以防止火焰辐射，煤粉落入料层。

　　4.加强工艺管理，围绕熟料颜色增加生产控制检验项目和检验次数。

熟料MgO及FeO含量每班分析一次，fCaO检验每班加三次，熟料颜色除检验黄心外，用小盘磨磨细与兄弟厂的出口水泥进行比较，鉴定颜色级别，以便掌握煤料、煅烧操作与颜色的关系，摸索颜色变化规律，每2小时检验一次出链物料水分、温度和成球率，给看火工提供参考数据。

　　5.加强窑的操作，预打小慢车，稳定两端温度，尽量避免短焰迫烧，加强窑、煤磨、冷却机系统之间的配合，煤粉细度控制在25%以下，稳定三风（一、二次风和窑尾排风，每天召开看火工碰头会，交流经验，统一三班操作。

　　（三效果

　　一号窑采取以上措施后重新点火，并于点火后7天又进行了一次全窑热工测定，从测定数据分析和实践检验，上述措施取得了预期效果。

　　1.入窑二次空气温度由260℃提高到362℃，为缩短黑火头和煤粉的完全燃烧创造了条件，改善了熟料在冷却带再氧化的条件。

　　2.根据测定，冷却机大烟囱闸板关1/2，冷却机逸出风量减少9000标米3/时，相应使入窑二次空气量增加，在保持相同的排风情况下，可以提高燃烧带空气过剩系数。

　　3.煤磨抽热风温度由280℃提高到340℃，为提高煤磨效率提供了条件。

　　4.冷却带长度由3米延长到5.5米，加上挡料圈的作用，估计物料在冷却带停留时间约增加10分钟，提高了熟料再氧化程度。