一.熟料組成對燒成之effect. 二.熟料形成. 三.窯. 四.燒成研究構想. 五.生料組成對易燒性之影響. 六.燒成性分析.
一.熟料組成對燒成之effect.
1.燒成條件:氧化氣氛→黑色熟料(是)
→黃色熟料(否)
2.燒成影餉主要因素:原料化學組成,礦物組成,物理性質(顆粒大小,均勻度).
3.窯operatcon, o2/co, cooler 為第一階段控制, 加減煤,加減料,窯KW, pyroclon 控制, clinker FL 控制之effect, SM,ZM,LSF 對燒成之effect.
二.熟料形成.
1.熟料開始的組成:
分解石(CaCO3)
石英(SiO2)
黏土(SiO2 M2O3 H2O)
鐵粉(Fe2O3)
2.熟料形成之過程:熟料形成期間可發生之反應以如下溫度范圍來概述之.
200℃以下 生料中游離水干燥
100~400℃ 粘土中結晶水遺失
400~900℃ 黏土分解成Al2O3+SiO2
550~900℃ 生料→CaO+CO2
>800℃??? CA
?固態反應 >850℃??? aluminate
>830℃??? C2S(至1200℃時,完全生成)
?燒成反應 >1260℃?? 出現夜體(溶融物)
?━1450℃時夜體含量達20~30%,視化學組成而定,SM↑夜體含量 高↑
━1260℃ 燒成反應開始,料中主要含固體C2S,游離CaO及夜體, 固體在夜體中形成溶液,使擴散反應加速,C2S+CaO→C3S.C3S是水泥中的主要礦物.
>1400℃ 液體組成,幾乎生料中所有之Al2O3 +Fe2O3皆在液體 中了,CaO 56%, SiO2 7%, Al2O3 23%, Fe2O3 14%. 冷卻期間液體熔融物結晶成C3A及C4AF.
3.燒成后的熟料礦物組成(具有水硬性)
?硅酸三鈣 C3S━3CaO·SiO2
硅酸二鈣 C2S━2CaO·SiO2
鋁酸三鈣 C3A━3CaO·Al2O3
鐵鋁酸四鈣 C4AF━4CaO·Al2O3·Fe2O3
它們的生成量視溫度,滯留時間,冷卻速度而定.
三.窯.
1.窯中各帶之長度.
分解帶?? 過渡帶? 燒成帶?? 冷卻帶
L/D━14~17? 3~4D????? 5D???? 5~5.5D?? 1.5D
L/D━10~11? 1.5~2D??? 4.5D?? 3.5~4D??? 1D
?物料停留時間 2"?????? 6"????? 10"??? 2"━20"
2.短窯脫酸度,應該保持90~95%,避免窯內廢氣溫度過高造成進料室及C4下料篩結皮堵塞.脫酸度超標會造成窯內溫度分布波動,引起結圈,結皮.而且,將縮短分解帶長度,使過渡帶長度過長,窯速上不去,形成懶火焰燒成,失去快速鍛燒之優勢,產量,品質無法達標.
3.熟料中MgO為2%時,熟料燒成溫度降50℃,熟料中堿及硫也會降低.
>1260℃時,應該讓絕大部份液相生成,以補快速鍛燒.
4.短窯采用快速鍛燒,燒成帶相對較短,火焰溫度較高,但較短.故熟料粉形成溫度要高,原料必須能“吃火”.
5.RF:
(1).Labahn,otto. and B. Kohihaas cement Engineers′ Handbook.
Bauverlag Gmbh Wiesbaden and Berlin.4 th ed.1983.
(2).H.F.W.Tsylor.Cement chemistry. Academil Prem Ltd.1990.
(3).Peray,Kurt E.THE Rotary Cement Kiln, 2nd ed. Chemical Publishing1986N.F.
6.影響預鍛窯產量和品質的因素友有許多,如:操作水平,原料及燃料品質,生料成份及預均化程度.
?生料LSF高,窯內物料松散,不易燃燒及結窯皮,熟料f-CaO高使須提高溫度,降低窯速及產量.
生料LSF低,窯內物料緊貼,易形成長厚窯皮,窯皮和結大球使窯的操作狀態惡化.
所以保持生料的均衡穩定是保持旋窯易燃燒平衡的關鍵.
?SM低的生料,熔劑性礦的總量增加,即物料的夜體量增加,易造成窯內結圈結球,使窯內操作惡化,破壞熱平衡.
采用SM(2.50+-0.10),ZM(1.50+-0.10),LSF(91.5+-1.0)之配料,穩定聲料品質,降低標準偏差.
SM高,使物料易燃性降低,因Al2O3+Fe2O3含量降低,不利CaO+SiO2燃結,但預鍛窯中需熱量少,而熱量供應很充分,故可勝任熟料燒成.
IM高,使夜體黏度提高,但由于窯中火焰溫度高,故也沒有問題.
LSF高,生料中碳酸鹽礦物含量低,減少熟料的形成熱,可降低熱耗量. MgO在燃結溫度下是一種助燃劑,使燒成反應易于進行,但含量過高易使燒成帶結球. SO3來自原料及燃料,其在1000℃時形成SO2氣體,并在窯系統中生成CaSO4,K2SO4,易在窯后段造成結圈及結料. Na2O及K2O對熟料品質及窯操作均有不良影響,它們在燒成帶 開始處揮發,隨窯氣飄到預熱機底段,在900℃下凝結下來與SO2, CO2及氯反應,堿份循環易在窯內造成結料及結圈. 氯來自原料及煤炭,氯也會在高溫下揮發與堿份形成氯化堿在窯中循環,造成預熱機底段及窯尾結圈.適合燃煤用的生料若突然改燃油時,會造成難燒,這是因為缺少煤灰中的Al2O3及Fe2O3助燃劑之故.
四.燒成研究構想.
1.(1).脫酸度 一天一次 ,adj.煤量 of pyrodon.
?(2).ono mlthod 一天一次, adj.窯 operation.
2. 配料方向：
(1).確保入窯生料一致穩定.
(2).熟料品質高,易燃性好,燒成帶易結皮.
(3).連續一致的入窯生料成份,是窯適當操作的最重要因素.
五.生料組成對易燒性之影響.
生料易燒性：生料在窯中轉變成熟料之相對難易程度.可標示將生料燒成良好品質熟料所需之燃料量.
生料易燒性視生料組成而定,可用如下來表示：
1.硅率系數(SM).
SM= SiO2 / Al2O3+Fe2O3
硅率系數增加將使易燃性變差,因為Al2O3及Fe2O3含量使得CaO及SiO2可在較低溫度下化合.
名詞定義易燒：生料須較少之燃料即可燒成熟料.
難燒：生料須較多之燃料才可燒成熟料.
2.鋁率系數(IM).
IM= Al2O3 / Fe2O3
鋁率系數越高,生料越難燒.當其它成份固定時,鋁含量越高越容易燒,因鋁可促進CaO及SiO2之‘反應速率’. 熟料IM=1.4~1.6之間最佳,易燒性好,偏高時,會產生易燒性變差.
3.石灰石飽和系數(LSF).
?LSF= CaO/（2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3）
熟料LSF在0.99以上時,將相當難燒,且即使升高窯溫,熟料中游離石灰含量也舞法降低,反而會損失及窯皮及火磚. LSF在一般值時,窯溫升高,熟料中F.L.降低,此時可從F.L. 含量來判斷窯中temp是否適當,熟料F.L.以控制在0.8%較佳, 一般0.4?1.2%.LSF0.90以下將使熟料F.L.偏太低.
4.水硬系數(HM):目前不常用了.
HM= CaO /（SiO2+Al2O3+Fe2O3）
5.液體含量:熟料在1450℃燒成時將形成半液體狀態,此熟料床粘稠外觀是窯操作手觀察燒成帶時一項很重要的控制參數. 液體%(1450℃)=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO+Na2O當量總堿份. 或=1.13C3A+1.35C4AF+MgO+Na2O當量總堿份,其中MgO含量最高計至2%. 熟料中液體含量通常介于25?27.5%之間,與溫度成正比觀系. 液體含量較高時,燒成帶熟料床外觀較粘,將使熟料較易燒成.
六.燒成性分析.
1.生料成份之改變對窯操作有很大的影響,故窯操作手應預先掌握入窯的生料之成份變化情況,如Ⅰ型生料改換成Ⅱ型生料.
2.入窯生料之粒度分布狀況應盡量均一,減少變化.尤其粗顆粒的生料對燒成性及窯操作穩定性有很大影響.
*.Kuehls燒成指數（BI）= C3S/ （C4AF+C3A）??? 值越高表示越難燒.
*.Peray燒成參數(BF)=100(LSF)+10(SM)-3(MgO+Na2O當量總堿份).值越高表示越難燒.
?*.經驗燒成參數(BF)=x(LSF)+y(SM)-j(MgO+Ma2O當量總堿份).(針對各窯,然后用多重回歸分析決定x,y,j值).
例:熟料參數計算:（%）
??? 燒失量????????? 0.16??????? 0.16
??? SiO2??????????? 22.00?????? 22.15
??? Al2O3?????????? 5.40??????? 5.40
??? Fe2O3?????????? 3.40??????? 3.40
??? CaO???????????? 65.00?????? 64.75
??? MgO???????????? 2.85??????? 2.85
??? Na2O當量??????? 0.75??????? 0.75
??? 總堿份
??? SO3???????????? 0.30??????? 0.30
??? 總計??????????? 99.86?????? 99.86
??? C3S???????????? 55.35?????? 52.43
??? C2S???????????? 21.41?????? 24.33
??? C3A???????????? 8.56??????? 8.56
??? C4AF??????????? 10.34?????? 10.34
??? HM????????????? 2.11??????? 2.09
??? SM????????????? 2.50??????? 2.53
??? ZM????????????? 1.59??????? 1.59
??? LSF???????????? 92.6??????? 91.3
??? 液體含量(%)???? 26.38?????? 26.38
??? Kuehls燒成指數 2.93??????? 2.77
??? Peray燒成參數?? 106.8?????? 105.8
?