生料粒度分布特性与粉磨细度控制指标.doc

生料粒度分布特性与粉磨细度控制指标生料易烧性是对熟料煅烧过程难易程度的综合反映，关系着熟料煅烧的产量、质量和燃料消耗其主要影响因素有：原料(主要是砂岩和石灰石)的矿物种类与晶体尺寸、生料化学成分(率值)、生料化学成分的均匀性和稳定性、烧成时生料颗粒接触的紧密程度、生料筛余和粒度分布在实际生产中，选择适宜的生料细度控制指标十分重要本文讨论生料粒度分布对易烧性的影响，在此基础上进一步介绍生料粉磨细度目标值的确定依据及控制指标的选择1生料筛余对易烧性的影响熟料煅烧反应速度与 SiO2和 CaO 的粒径相关通常认为石英>45μm、方解石>125μm 是显著影响生料易烧性的临界尺寸，这是选择生料细度目标值和进行生料粉磨细度控制的重要依据最终影响生料易烧性的主要是 SiO2结晶的完美程度和颗粒的大小从提高生料易烧性的角度，期待生料中的硅质组分的粒径更小一些，遗憾的是实际情况正好相反，目前的生料粉磨工艺，无论是球磨还是立磨，生料的粗颗粒中 SiO2的含量更高，并且主要是结晶完美的 SiO2因为难以煅烧的硅质原料同时也难以粉磨某水泥厂的生料使用石灰石、砂岩、铁矿石(与钢渣混用)和粉煤灰4组分配料，立磨粉磨，80μm 筛余控制目标值≤l4％。

正常生料与对应的80μm 筛余物的化学成分如表1所示表 l 正常生料与对应的80μm 筛余物的化学成分化学成分／％ 率值项目SiO2A12O3Fe2O3CaO MgO KH SM IM筛余物 19.30 1.49 4.59 39.95 1.72 0.684 3.17 0.32生料 13.77 2.99 1.97 43.02 1.69 0.961 2.78 1.52表1显示，正常生料与对应的80μm 筛余物的化学成分有显著差异，筛余物中含有更多的SiO2，正是这部分 SiO2会显著降低生料易烧性，因此控制粗颗粒部分 SiO2的含量是生料粉磨细度控制的重点但实际上在目前的工艺条件下，除了选择易磨性较好的硅质原料，没有其它单独降低筛余中 SiO2含量的可行方法，能够做到的是降低整个筛余量，以达到降低筛余中 SiO2含量的目的我国通常以80μm 筛余和0.2mm 筛余控制生料细度，后者对于生料易烧性更加敏感表2是在相同的煅烧条件下，生料0.2mm 筛余与熟料 fCaO 含量的关系表2 0.2mm 筛余与 fCaO 含量的关系 ％0.2mm 筛余 l 0.90 1.40 2.42 3.06fCaO 0.76 0.84 1.57 2.24工厂的生产实践也证实了生料0.2mm 筛余与易烧性的高度相关。

2生料筛余与粒度分布的关系2．1 生料细度对烧成影响的例证在一个使用立磨粉磨原料，且其生产能力相对于窑富裕很小的新型干法厂，生料80μm 筛余目标值为18％一次生料磨因设备故障停磨检修，尽管采取了降低窑产量的措施，到重新开磨时生料均化库库存已不足4h 的窑产量为了尽快提高生料均化库料位，避免入窑生料化学成分的高频波动，将生料80μm 筛余由正常控制指标的18％放宽到22％5天后生料均化库料位接近正常，生料80μm 筛余恢复到18％期间将80μm 筛余放宽到22％时仅对熟料煅烧产生了轻微的影响，熟料 fCaO 由0.9％上升到1.3％生料80μm 筛余提高4％而没有明显影响熟料煅烧令人颇感兴趣开磨2周后再次进行了放宽生料80μm 筛余的试验，将80μm 筛余由18％提高到22％，熟料煅烧受到了可察觉的影响，fCaO 由0．7％上升到l．8％期间的生料细度和均匀性系数(由80μm 和0．2mm 筛余计算)见表3表3 停磨前后生料细度和均匀性系数序号 样品时间 80μm 筛余／％ 0.2mm 筛余／％ 均匀性系数1 停磨前 18 2.2 0.872 开磨后 22 2.6 0.963 开磨后2周试验前 18 2.1 0.894 开磨后2周试验后 22 3.2 0.90表3数据显示，开磨后生料均匀性系数由停磨前的0.87提高到0.96，生料80μm 筛余由18％提高到22％，对应的0.2mm 筛余由2．2％提高到2．6％，只提高了0．4％，只是稍微超出可以接受的范围，因此对熟料煅烧影响轻微。

开磨2周试验, 后生料均匀性系数已经由刚开磨时的0.96降低到0.90再次将生料80μm 筛余由18％提高到22％，对应的0．2mm 筛余由2．1％提高到3．2％，提高了1．1％，并且已经超出可以接受的控制范围，所以对熟料煅烧有可察觉的影响对比2号和4号数据，虽然80μm 筛余相同，但是由于粒度分布的变化，0．2mm 筛余却有明显差别，并且对熟料煅烧的影响也明显不同0．2mm 筛余的变化是由于生料粒度分布均匀性系数的明显改变造成的这次试验说明了生料粒度分布和0.2mm 筛余对熟料烧成的重要影响2．2 生料筛余与粒度分布的关系利用 RRSB 方程计算得到不同均匀性系数时80μm 筛余与0．2mm、0.15mm 筛余的关系见表4表4 不同均匀性系数时80μm 筛余与0.2mm、0.15mm 筛余的对应关系80μm 筛余／％ 0.15mm 筛余／％ 0.2mm 筛余／％ 均匀性系数1.52 0.27 1.20201.98 0.46 1.09892.50 0.73 1.00103.14 1.13 0.8995143.87 1.67 0.80002.04 0.41 1.19882.58 0.66 1.09993.21 1.02 1.00093.97 1.53 0.8999164.82 2.20 0.80072.61 0.58 1.20013.26 0.91 1.10034.00 1.37 1.00094.88 2.00 0.9001185.87 2.82 0.79983.27 0.80 1.19904.03 1.22 1.09924.90 1.79 0.99985.88 2.54 0.9005206.99 3.51 0.79994.00 1.06 1.20014.86 1.58 1.09985.85 2.27 1.00006.95 3.16 0.9002228.17 4.27 0.8007根据表4数据得出80μm、0．2mm 筛余与均匀性系数关系的诺谟图见图 l，80μm、0．15mm筛余与均匀性系数关系的诺谟图见图2。

图1、图2表明，生料粒度分布的均匀性系数对0．2mm 筛余(或0.15mm 筛余)有显著影响当80μm 筛余一定时，随均匀性系数的增加，0．2mm 筛余减少当0．2mm 筛余一定时，随均匀性系数的增加，80μm 筛余增加这意味着在保证0．2mm 筛余小于某个定值的前提下，提高均匀性系数就可以放宽80μm 筛余，而不明显影响生料易烧性例如，在保持0．2mm筛余为1．5％的前提下，如果均匀性系数由0．83增加到1.12，则80μm 筛余可以由14％增加到22％，生料易烧性不发生特别显著的变化图1 80μm、0.2mm 筛余与均匀性系数关系的诺谟图图2 80μm、0.15mm 筛余与均匀性系数关系的诺谟图在保持0.2mm 筛余等于1.5％的前提下，80μm 筛余与均匀性系数的关系见图3图3 0.2mm 筛余等于 l．5％时80μm 筛余与均匀性系数的关系生产经验表明，过多的细粉对熟料煅烧没有明显促进作用，却需要增加粉磨功耗；生料磨的产量和电耗主要与80μm 筛余相关，而与均匀性系数相关性较弱；0．2mm 筛余对熟料煅烧有明显不利影响，应该尽量减少因此，提高均匀性系数可以提高生料易烧性，提高产量，降低电耗。

3 生料细度目标值及控制指标3．1生料细度目标值的确定在生料细度控制中应该区分生料易烧性的需要和生料磨运行控制的需要从提高易烧性角度要求保证生料中粗颗粒部分能够顺利煅烧，确定生料细度指标应该以0．2mm 筛余作为依据；控制生料磨运行应该使用80μm 筛余作为依据，原因是0.2mm 筛余检验的相对误差过大与国外比较，国内生料细度(80μm 筛余)偏细国外新型干法水泥厂使用立磨粉磨生料，80μm 筛余目标值一般为 l8％～20％，0.2mm 筛余目标值一般为1.0％～2．0％试验确定0．2mm 筛余目标值的方法是，在原料化学成分和窑热工状况稳定的时候，保持生料率值、煤粉发热量等条件不变，改变生料细度，使0.2mm 筛余在1.0％～3.0％之间变化，按 JC／T735-2005《水泥生料易烧性试验方法》检验生料易烧性某水泥厂的试验结果见图4图4 1450℃时 fCaO 含量与生料0.2mm 筛余关系根据图4的结果可以观察生料0．2mm 筛余与易烧性的关系，但很难确定0.2mm 筛余目标值还需要同时观察生料细度对窑产量、熟料热耗、升重、烧失量、不溶物和物理性能的影响，以确定适宜的0．2mm 筛余目标值。

综合国内新型干法水泥厂的生产经验，并参照国外情况，0．2mm 筛余的适宜目标值在1．5％左右各厂具体情况不同，这一目标值可以在一个不太大的范围波动确定0．2mm筛余目标值时应考虑下列因素3．1．1 生料的易烧性1)硅质原料的矿物组成、矿物形态和晶体尺寸硅质原料主要有黏土和砂岩，它们的矿物组成不同，对生料易烧性的影响有很大差别与黏土比较砂岩会明显降低生料易烧性黏土中的 SiO2多数为非结晶型，矿物颗粒很细，大部分颗粒在0．1～1μm 之间主要矿物有高岭土、蒙脱石、绿泥石、伊利石、云母等它们与石灰石反应的活性顺序如下：高岭土>伊利石>绿泥石>蒙脱石>云母黏土中的少量粗颗粒石英，如果含量>0．5％且粒径>0．5mm 时会影响生料易烧性用 X 射线衍射和透射电镜可以确定黏土的矿物组成和矿物形态砂岩中含有80％以上的石英晶体各种形态的 SiO2与石灰石反应活性顺序如下：非结晶型SiO2>黏土中 SiO2>云母中 SiO2>α 磷石英>α 方石英>石英对砂岩的矿物结构分析结果表明，不同水泥厂砂岩中的石英晶体尺寸差别很大，从几微米至几百微米，最大达到700μm石英晶体的大小及数量是砂岩影响生料易烧性最重要的因素。

石英晶体尺寸达到125～160μm 时，对生料易烧性有显著影响；>200μm 时对生料易烧性有特别显著的影响；<30μm 时对生料易烧性影响较小2)石灰石的矿物组成、矿物形态和晶体尺寸石灰石影响生料易烧性的主要因素有：石灰石中的石英含量、CaCO 3的矿物形态和晶体尺寸石灰石中石英含量对生料易烧性的影响与砂岩类似对几种实际使用的石灰石的岩相分析结果表明，石灰石中的 SiO2大部分为结晶态的石英，晶体尺寸介于20～1500μm也有人发现一些石灰石中石英晶体尺寸仅1～2μm大致来说，石灰石中的石英尺寸比砂岩的石英尺寸要小CaCO3的结晶程度越高，晶体尺寸越大，则生料易烧性越差大理石中的 CaCO3晶体属方解石重结晶后形成的钙质变质岩，等粒镶嵌结构，晶体结构致密，晶体尺寸粗大CaCO 3的晶体尺寸可以在10～10000μm 之间石灰石的开始分解温度是其化学反应活性的一个重要标志，开始分解温度越低，化学反应活性越高，越有利于生料易烧性3)熟料的率值(矿物组成)熟料的 KH 显著影响煅烧反应的难易程度，其次是 SM当 KH 或 SM 较高时，生料0．2mm 筛余目标值可以适当降低4)熟料率值的稳定性熟料率值的稳定性关系到窑系统热工制度的稳定。

熟料率值稳定性高，生料0．2mm 筛余目标值可以适当放宽3．1．2与煅烧有关的参数1)煅烧制度煅烧制度主要包括煅烧强度和速度大型预分解窑较以往的窑型煅烧强度和速度均显著提高，生料0．2mm 筛余目标值可以适当放宽2)液相性质液相性质包括：①最低共熔温度；②液相量；③液相黏度；④烧结范围这些也将影响O．2mm 筛余目标值的大小3)原煤质量及煤粉细度原煤灰分低、发热量高、煤粉细度细，生料0．2mm 筛余目标值可以适当放宽3．1．3 筛余物与生料化学成分的差别80μm 和0．2mm 筛余物与生料 SiO2含量的差别与生料。