黄心熟料的产生原因与消除方法
15页1、国内外不少资料介绍,黄心熟料除较难粉磨、游离氧化钙稍偏高外,一般不影响熟料强度,只是水泥呈灰褐色或灰黄色。由于出口水泥对色泽有严格要求严格,所以必须消除黄心料。一、产生黄心熟料的原因水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO、Mn2O3、TiO2等氧化物组成,其中CaO、SiO2、Al2O3都是白色的,熟料所以有颜色,是由于Fe2O3、Mn2O3等染色氧化物的存在。白色水泥只含微量的染色氧化物。如果在白水泥的生料中引入一定量的某些染色氧化物,就能产生各种不同颜色的水泥,例如,加Cr2O3得绿色,加CoO得浅兰色(在还原焰中煅烧)或玫瑰红色(在氧化焰中煅烧),加Mn2O3得黄色(在还原焰中煅烧)或紫色(在氧化焰中煅烧)。由此可见,熟料颜色同染色氧化物的成分及煅烧时的火焰气氛有关。在普通水泥熟料中,Fe2O3是主要染色氧化物,它在正常氧化焰气氛中生成C4AF,带棕褐色,与MgO形成固溶体,使熟料呈黑绿色,磨制的水泥呈青灰色。如果在还原焰气氛中煅烧,Fe2O3被还原成FeO,与SiO2生成2FeOSiO2,称铁橄榄石,呈棕黄色。黄心熟料的生成主要就是由于在还原焰气氛中煅烧
2、,生成铁橄榄石所致。也有人认为是2FeOSiO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:SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO FeO黑色外壳20.50 6.73 3.85 65.1 1.44 0.30黄心部分26.24 8.33 3.43 59.11 1.21 0.51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
3、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
4、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+CaCO3CaO+2COCO+Fe2O3FeO+C
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